超疏水多孔硅的制備及表面穩(wěn)定性

苗笑梅, 毛克羽, 裴勇兵, 蔣劍雄, 顏 悅, 吳連斌

(杭州師范大學(xué)有機(jī)硅化學(xué)及材料技術(shù)教育部重點(diǎn)實驗室, 杭州 311121)

多孔硅是通過對單晶硅片進(jìn)行電化學(xué)刻蝕或適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)浸蝕后形成的一種具有納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料, 它由Uhlirs[1]于1950年在使用電化學(xué)方法對硅晶片進(jìn)行化學(xué)拋光時發(fā)現(xiàn). 1984年, Pickering等[2]首次在4.2 K低溫條件下觀察到了多孔硅在可見光區(qū)的光致發(fā)光現(xiàn)象. 1991年Goesele等[3]在多孔硅的吸收光譜中發(fā)現(xiàn)了量子限制效應(yīng), 與此同時Canham[4]利用電化學(xué)陽極腐蝕法制備了室溫下具有強(qiáng)烈光致發(fā)光特性的多孔硅, 并初步解釋了其機(jī)理. 隨著研究的深入, 多孔硅良好的兼容性、吸附性、生物相容性以及可控調(diào)節(jié)的孔隙率使其可應(yīng)用于電子器件[5～7]、藥物傳遞[8,9]、生物芯片[10]、生物傳感[11,12]以及化學(xué)傳感[13～15]等諸多方面.

目前, 電化學(xué)陽極氧化刻蝕法[4]是制備多孔硅常用的方法之一, 但制得的多孔硅表面會形成大量具有強(qiáng)反應(yīng)活性的硅氫基團(tuán), 導(dǎo)致多孔硅在保存及使用過程中會與空氣中的水及氧分子發(fā)生反應(yīng)而逐漸氧化, 從而影響多孔硅的穩(wěn)定性, 降低其應(yīng)用性能. 近年來, 主要采用引入惰性填料、熱氧化和化學(xué)修飾3種方式提升多孔硅表面的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性. 引入惰性填料是將惰性填料沉積在多孔硅孔內(nèi)從而形成一層物理屏障[16～18], 這種物理沉積的方式并不能長期保持多孔硅表面的惰性狀態(tài); 熱氧化是將多孔硅表面的硅氫基團(tuán)轉(zhuǎn)化為氧化硅[19], 通常需要在較高溫……