【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于荧光纳米材料制备，具体涉及一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料、制备方法及其应用。
技术介绍
1、荧光是一种光致发光的冷发光现象，其主要原理是材料中的某些原子受到一定波长的入射光通常是紫外线或x射线照射时，原子核周围的一些电子受到激发从基态跃迁到激发态并且立即恢复到基态，其中能量以发光的形式释放，这种出射光被称为荧光。荧光信号因其具有高度灵敏性、特异性、非破坏性以及可以实时监测等特点，在体外检测、体内成像、生物医疗、防伪以及指纹识别等领域都被广泛应用。然而目前已知的大多数传统有机荧光分子如fitc都存在着聚集诱导淬灭acq现象，因其共轭刚性平面结构在高浓度或固体状态下产生堆叠或聚集，入射光的能量以分子之间传递的形式消耗代替了电子受激发产生荧光，从而导致荧光淬灭。因此，传统有机荧光分子在应用时受到了极大的限制，并且存在容易被光漂白和荧光性能不稳定等缺陷。
2、唐本忠课题组在2001年发现了一种噻咯衍生物hps，这类有机荧光分子拥有与acq完全相反的现象，在低浓度时几乎没有荧光，但是在高浓度或固体状态下荧光信号显著增强，这个现象也被称为聚集诱导发光aie。因其克服了acq现象在应用中的局限性，提高了荧光材料的光稳定性和强度，在体外检测、肿瘤成像和长期示踪等领域有着巨大的潜力。然而aie荧光分子在应用过程中也存在着许多局限，例如合成过程繁琐，通常依托无机基或有机基材料作为基底；荧光强度不高使其在微量元素的定量检测中受到限制；以及aie荧光分子大部分都是有机材料，在体内应用时的生物相容性和毒性也需要进一步探究。p>
3、量子点材料及半导体纳米粒子，通常指半径小于或接近于激子波尔半径5～10nm的半导体纳米晶粒，例如碳量子点cqds或硅量子点siqds等。量子点材料具有类似体相晶体的规整原子排布，能够接受激发光产生荧光，因其优异的光学、电学和物理学特性，在太阳能电池、led、荧光标记和生物成像领域引起了广泛的关注。然而量子点材料仍存在一些缺陷，例如合成条件十分苛刻导致生产成本过高、不易表面修饰实现进一步应用、水溶性差、发光效率低、生物相容性差以及固态荧光淬灭等。
4、中国专利申请cn 112608731a，公开了一种复合结构硅量子点及其制备方法和应用，所述复合结构硅量子点制备方法包括如下步骤：将硅的无机氧化物粉体在含有还原性气体的环境中进行等离子处理，将部分所述硅的无机氧化物还原反应，然后冷却处理，生成复合结构硅量子点。所述复合结构硅量子点包括核体和包覆于所述核体的壳层，且所述核体的材料为硅量子点，所述壳层的材料为二氧化硅。所复合结构硅量子点的制备方法能够一步生成复合结构硅量子点，提高了生产效率，降低了生成成本。另外，其公开的制备方法为高温等离子体制备硅纳米粒子技术的改进，在利用等离子体的热能通过热裂解硅烷或蒸发硅粉生成气态si原子簇，然后冷却形成单晶硅，其在这个过程中加入了还原性气体，进一步促进了si原子簇的还原，其能一步生成复合结构硅量子点，条件易控，能够保证生成的复合结构硅量子点发光性能稳定。但其是在固态下反应，高温、惰性气体环境中等离子处理，且其产物为量子点为核体，包覆了一层硅壳。可见，目前对于量子点材料的应用主要通过在其表面包覆一层有机或无机的薄层，从而提高其发光效率、水溶性、光学稳定性和生物相容性。但这种量子点材料通常存在聚集导致淬灭的现象，限制了其在固体状态下光电器件的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的在于，针对现有技术中的问题，提供一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法。
2、为此，本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
3、一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1，通过溶胶-凝胶法制备得到带有模板剂的二氧化硅纳米颗粒：以十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂，水杨酸钠作为造孔剂，在碱性水溶液中充分溶解，随后加入正硅酸乙酯进行水解、缩合反应以形成稳定的透明溶胶体系，最后缓慢凝胶化，在合成过程中加入的水杨酸钠使枝状孔结构的硅量子点荧光材料形成树枝状结构，并通过其还原性将部分硅离子还原成硅量子点；
5、s2，对步骤s1获得的带有模板剂的二氧化硅纳米颗粒进行洗涤，洗涤后加入盐酸的乙醇溶液搅拌，萃取去除模板剂，再次离心洗涤即得枝状孔结构的硅量子点荧光材料。
6、在采用上述技术方案的同时，本专利技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：
7、作为本专利技术的优选技术方案：步骤s1中，溶胶-凝胶法使用十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，水杨酸钠作为造孔剂，三乙醇胺作为碱，正硅酸乙酯作为硅源来制备带有模板的枝状孔结构的硅量子点荧光材料。
8、作为本专利技术的优选技术方案：步骤s1中，在溶胶-凝胶过程中，通过设定反应温度分别为28℃、58℃、68℃、78℃和88℃，控制正硅酸乙酯的水解速率，从而调控有机-无机复合体形成的速率与尺寸，以实现对枝状孔结构的硅量子点荧光材料的粒径、比表面积、孔径和硅量子点含量的调控。
9、作为本专利技术的优选技术方案：步骤s2中，将5ml∶50ml的盐酸的乙醇溶液作为萃取剂，去除模板以得到枝状孔结构的硅量子点荧光材料，其中盐酸浓度为37％。
10、本专利技术的第二个目的在于，针对现有技术中的问题，提供一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料。
11、为此，本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
12、一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料，其特征在于：所述硅量子点荧光材料的形貌为球状，且表面具有树枝状孔道结构，孔道内原位生长了硅量子点。
13、作为本专利技术的优选技术方案：所述荧光材料粒径在100～280nm之间可调节，比表面积在403～569m2/g之间可调节，孔径在3.4～15.3nm之间可调节，以及多分散性指数pdi为0.103。
14、作为本专利技术的优选技术方案：所述荧光材料的激发光波长为300nm，发射光波长为410nm。
15、本专利技术的第三个目的在于，针对现有技术中的问题，提供一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料的应用。
16、为此，本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
17、一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料的应用，所述枝状孔结构的硅量子点荧光材料应用在体外检测、体内荧光成像示踪、光电器件、防伪标记或指纹识别领域。
18、作为本专利技术的优选技术方案：枝状孔结构的硅量子点荧光材料通过一锅法合成接氨基的枝状孔结构的硅量子点荧光材料。
19、本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料、其制备方法及其应用，利用溶胶-凝胶法制备枝状介孔二氧化硅纳米颗粒dmsns，并在其合成过程中加入具有还原性的造孔剂水杨酸钠，无需非常高温反应，就实现一步法原位合成枝状孔结构的硅量子点荧光材料，能够直接用于发射蓝色荧光；且水杨酸钠是在液相中对水解后的硅离子直接进行还原形成单质硅，相比于其他还原剂，水杨酸钠同时作为造孔剂与还原剂的结合，参与了反应过程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，溶胶-凝胶法使用760mg十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，196mg～504mg水杨酸钠作为造孔剂和还原剂，136mg三乙醇胺作为碱，4mL正硅酸乙酯作为硅源来制备带有模板的枝状孔结构的硅量子点荧光材料。
3.如权利要求1所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，在溶胶-凝胶过程中，通过设定反应温度分别为28℃、58℃、68℃、78℃和88℃，控制正硅酸乙酯的水解速率，从而调控有机-无机复合体形成的速率与尺寸，以实现对枝状孔结构的硅量子点荧光材料的粒径、比表面积、孔径和硅量子点含量的调控。
4.如权利要求1所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，将5mL:50mL的盐酸的乙醇溶液作为萃取剂，去除模板以得到枝状孔结构的硅量子点荧光材料，其中盐酸浓度为37％。
5.选用权利要求1-4任一权利要求所述的状孔结构的硅量子点荧光材料的
6.如权利要求5所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料，其特征在于：所述荧光材料粒径在100～280nm之间可调节，比表面积在403～569m2/g之间可调节，孔径在3.4～15.3nm之间可调节，以及多分散性指数PDI为0.103。
7.如权利要求5所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料，其特征在于：所述荧光材料的激发光波长为300nm，发射光波长为410nm。
8.权利要求5-7任一权利要求所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料的应用，其特征在于：所述枝状孔结构的硅量子点荧光材料应用在体外检测、体内荧光成像示踪、光电器件、防伪标记或指纹识别领域。
9.如权利要求1所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料的应用，其特征在于：枝状孔结构的硅量子点荧光材料通过一锅法合成接氨基的枝状孔结构的硅量子点荧光材料。
...【技术特征摘要】
1.一种枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，溶胶-凝胶法使用760mg十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，196mg～504mg水杨酸钠作为造孔剂和还原剂，136mg三乙醇胺作为碱，4ml正硅酸乙酯作为硅源来制备带有模板的枝状孔结构的硅量子点荧光材料。
3.如权利要求1所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，在溶胶-凝胶过程中，通过设定反应温度分别为28℃、58℃、68℃、78℃和88℃，控制正硅酸乙酯的水解速率，从而调控有机-无机复合体形成的速率与尺寸，以实现对枝状孔结构的硅量子点荧光材料的粒径、比表面积、孔径和硅量子点含量的调控。
4.如权利要求1所述的枝状孔结构的硅量子点荧光材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中，将5ml:50ml的盐酸的乙醇溶液作为萃取剂，去除模板以得到枝状孔结构的硅量子点荧光材料，其中盐酸浓度为37％。
5.选用权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄越峰，陈航榕，张宇，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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