CN111328320A - 制备氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体以及用氢化非晶含硅复合胶体包封物质的方法，以及氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体和用含硅复合层包封的物质及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备氢化非晶含硅复合胶体以及用氢化非晶含硅复合层包封物质的方法，以及含硅复合胶体和用含硅复合层包封的物质及其用途。根据本发明，对溶解在至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或氢硅烷衍生物或不同氢硅烷和/或氢硅烷衍生物的混合物或在无溶剂的情况下已呈液体形式存在的至少一种氢硅烷或氢硅烷衍生物或不同氢硅烷和/或氢硅烷衍生物的混合物进行空化。由此产生氢化非晶含硅复合胶体。

Description

制备氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体以及用氢化非晶含硅 复合胶体包封物质的方法，以及氢化非晶含硅胶体和/或复合 胶体和用含硅复合层包封的物质及其用途
本发明涉及制备氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体以及用氢化非晶含硅复合层包封物质的方法，以及氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体和用含硅复合层包封的物质及其用途。本发明进一步涉及氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体，其是空心的且具有含硅壳。
根据现有技术，气态低级硅烷，即硅氢化合物，例如甲硅烷(SiH4)和乙硅烷(Si2H6)用作前体，以借助真空法，例如PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、热丝CVD或热壁反应器制备含硅纳米颗粒。
申请人未知通过呈液体形式存在的硅烷，例如丙硅烷Si3H8的在常压和常温下操作的根据现有技术的方法。
如在L.E. Pell等人,“Synthesis of amorphous silicon colloids bytrisilane thermolysis in high temperature supercritical solvents”, Langmuir20 (2004) 6546-6548 中描述的方法公开了一种方法，其中在高压釜中在400℃至500℃的温度和200巴至400巴的压力下制备非晶且含氢的胶体。
已知用于环己硅烷(Si6H12)的气相热解方法，其能够制备非晶且含氢的纳米颗粒，但是其在900℃至1100℃的温度下进行。该方法描述在出版物“Synthesis of siliconquantum dots using cyclohexasilane (Si6H12)”, Guruvenket 等人, J. Mater. Chem.C, 2016, 4, 8206中。
发明人未知能够在室温和大气压下基于液体含硅氢的化合物和声空化制备胶体或复合胶体的方法。此外，发明人未知在没有进一步化学处理步骤的情况下呈空心且氢化并且具有含硅壳的氢化含硅复合胶体。
根据现有技术的方法伴随着各种缺点。根据现有技术的方法通常导致结晶或未氢化纳米颗粒。这些方法在技术上复杂，并且基于气相高温或等离子或激光技术方法或需要高压。现有技术的这些缺点例如导致不可能用氢化非晶含硅涂层直接包封物质或外来物质。
因此，本发明的目的是提供制备氢化非晶含硅复合胶体以及用所述氢化非晶含硅复合胶体包封物质的方法，以及氢化非晶含硅复合胶体和用氢化非晶含硅复合胶体包封的物质及其用途，其避免了上述缺点。特别地，该方法应在能够在低温，例如室温和较低压力，例如大气压下进行。该方法应易于进行，并且需要少量设备支出。该方法还应实现用氢化非晶含硅复合胶体包封或包埋添加剂或物质，或实现用氢化非晶含硅复合胶体涂覆它们。此外，应提供氢化非晶含硅复合胶体以及用氢化非晶含硅涂层包封的物质。本发明的另一个目的是提供氢化非晶含硅或氢化含硅胶体和/或复合胶体，其是空心的且具有含硅壳。
在本发明的上下文中，术语“胶体”被理解为既是指液体和固体纳米颗粒，也是指具有非纳米级尺寸的液体或固体颗粒，例如微颗粒或附聚物。所述胶体可以是液滴或气体在液体中的乳液或悬浮体，其在根据本发明的超声处理/空化过程中或之后转化为固体胶体。
在本申请的上下文中，术语“复合胶体”被理解为是指不仅由硅组成的胶体，例如其中例如碳或药物也已被一起合成和/或包埋和/或包封的胶体。
在本申请的上下文中，术语“包封”通常被理解为是指用胶体涂覆物质或将物质包埋到胶体中。
从权利要求1和并列权利要求的上位概念出发，所述目的根据本发明通过权利要求1和并列权利要求的特征部分中给出的特征来实现。
通过根据本发明的方法，现在可以提供制备氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体以及用氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体包封物质的方法，以及氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体和用含硅胶体和/或复合胶体包封的物质及其用途，其避免了上述缺点。特别地，该方法可以在低温，例如室温和较低压力，例如大气压下进行。该方法易于进行，并且需要少量设备支出。该方法还实现用氢化非晶含硅胶体和/或复合胶体或用氢化非晶含硅涂层包封物质。此外，可以提供氢化非晶含硅复合胶体以及用氢化非晶含硅涂层包封的物质。该方法使得能够制备氢化非晶含硅胶体和复合胶体，其是空心的且具有含硅壳。
通过根据本发明的方法制备的胶体和复合胶体具有额外的有利性能。
根据本发明的含硅胶体和/或复合胶体优选具有球形几何形状。含硅或氢化含硅壳包围该胶体和/或复合胶体的空腔。该胶体和/或复合胶体优选具有50至200nm的直径。含硅壳优选具有3至10nm的厚度。
例如，不仅体积而且外表面都被各种含氢基团，即被-SiH、-SiH2和-SiH3基团封端。此外，由于表面处于未(被氧)氧化的状态，所以表面的特殊性能大大减轻了使胶体或复合胶体的表面化学官能化的支出。
所述胶体或复合胶体的另一有利性能是根据本发明的纳米孔或中孔布置，其作为固体基底上的薄层具有该布置。根据应用，这样的层可以借助旋涂、滴涂、喷涂、刮刀涂覆或刮板涂覆来制备。在绝不添加粘合剂或导电剂的情况下，根据本发明制备的这些多孔层具有令人惊讶的高比电容和在锂离子半电池的锂化时的长期稳定性，并因此相对于现有技术而言具有压倒性优势。本发明的有利扩展方案在从属权利要求中给出。
下面以其一般形式描述本发明，而没有限制性解释。
根据本发明的方法，对溶解在至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或氢硅烷衍生物或不同氢硅烷和/或氢硅烷衍生物的混合物或在无溶剂的情况下已呈液体形式存在的至少一种氢硅烷或氢硅烷衍生物或不同氢硅烷和/或氢硅烷衍生物的混合物进行空化。该空化可以例如由磁致伸缩或压电超声源和/或由液动或气动声换能器产生。
根据本发明，在此形成氢化非晶含硅复合胶体。在本发明的上下文中，胶体还应被理解为例如是指在至少一个长度尺寸上具有0.1nm至100μm的尺寸的固体或颗粒或粒子或聚集体或附聚物。
根据本发明，可以使用下列化合物作为氢硅烷：化学总式为SinH2n+2的直链或支化硅氢化合物，其中n = 1、2、3、……，或式为SinH2n的环状硅氢化合物，其中n = 5、6、……。
例如，可以使用选自化学总式为SinH2n+2 (其中n ≥ 2)的直链或支化硅烷或化学总式为SinH2n (其中n > 4)的环状硅烷或有机硅烷、卤代硅烷或有机卤代硅烷，优选选自丙硅烷、丁硅烷、戊硅烷、己硅烷、庚硅烷、环戊硅烷、环己硅烷、新戊硅烷、三氯硅烷或液体锗烷(GenH2n+2，其中n ≥ 2)的至少一种组分作为氢硅烷。
根据本发明，可以使用下列化合物作为氢硅烷衍生物：通式为SiHnX4-n的化合物(其中X = F、Cl、Br、I、CH3且1 < n < 4)。
混合溶液被理解为是指包含不同氢硅烷的混合物或不同氢硅烷衍生物的混合物或氢硅烷与氢硅烷衍生物的组合的溶液。
也可以使用至少两种氢硅烷，以使得通过该方法制备的复合胶体是至少两种组分的亚组合(Unterkombination)，特别是所提及的氢硅烷的亚组合。
在该方法中，溶液中的由空化产生的微气泡内爆。
有机和无机溶剂都适合作为溶剂。例如可以使用直链(n)烷烃和异(i)烷烃，例如正或异戊烷(C5H12)、正或异己烷(C6H14)以及环状烷烃，例如环己烷(C6H12)、环庚烷(C7H14)、环辛烷(C8H16)，或芳族化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、萘作为溶剂。
也可以使用含氧或无机化合物，例如水、醇、醚、烷氧基烷烃、硅氧烷作为溶剂。
然而，也可以使用所有根据现有技术的其它合适且为本领域技术人员已知的有机溶剂，特别是高沸点溶剂，例如高级烷烃或萜烯，例如正十二烷或角鲨烯。也可以使用至少两种组分的溶剂混合物，特别是上述溶剂的混合物作为溶剂。
该方法可以在-120℃至250℃的温度范围内进行。优选为-30℃至125℃的温度范围。特别地，该方法可以在环境温度，特别是室温下进行。
该方法可以在0.5巴至1000巴的压力范围内进行。优选为1巴至100巴的压力范围。特别地，该方法可以在常压，特别是大气压下进行。
所述超声可以例如存在于15kHz至50MHz的频率范围内，但是不限于该范围。
在本发明的另一个实施方案中，该溶液也可以包含添加剂。在本发明的上下文中，术语“添加剂”应被理解为是指在超声处理之前、过程中或之后用于溶液中时与所产生的胶体的氢和/或硅不产生和/或产生弱和/或强化学键的物质。
产生化学键的添加剂可以是固体、液体或气态物质，例如含锂化合物或掺杂剂，例如含硼和/或含磷化合物或可转化为相应的组合物、合金或复合胶体的所有类型的化合物。术语“复合胶体”应被理解为是指通过根据本发明的方法不仅由氢和硅组成的胶体。
应与所产生的胶体的氢和/或硅不产生和/或仅产生弱化学键的添加剂可以是固体、液体或气态分子，例如纳米颗粒或治疗剂。
所述添加剂也被称为“要包封”或“要涂覆”的物质。如果这些物质存在于所产生的胶体的内部和/或表面上，则在本发明的上下文中将该过程理解为“包埋”或“包封”或“涂覆”。与包封相反，在涂覆的情况下涂覆可能是不完全的包封，其中物质不100％存在于所产生的胶体的内部和/或表面上。根据本发明，这些物质的原始目标作用应部分或完全地保留。应包埋或包封的物质应优选为如此之小，以使得其适合于由空化产生的气泡。因此，其应有利地具有< 100μm的直径。
在涂覆的情况下，所述物质也可以具有> 100μm的较大直径，因为通过在超声处理时或在空化气泡内爆时在这些气泡附近添加该物质，该物质被逐渐地涂覆在复合胶体的表面上。所述添加剂或物质的结果是可以合成含硅的组合物和复合胶体。可以将至少一种添加剂添加到溶液中，但是也可以使用至少两种添加剂的组合，特别是所提及的添加剂的组合。为了制备复合胶体，可以在合成氢硅烷溶液之前或过程中添加所述添加剂。
溶剂中的一种氢硅烷或多种氢硅烷的浓度可以为0至≤100重量％。在使用不含添加剂的氢硅烷溶液时，例如使用0.1至50重量％的氢硅烷浓度，余量为溶剂。在使用含添加剂的氢硅烷溶液时，例如使用0.01至50重量％浓度的添加剂，余量由氢硅烷和溶剂组成。
通过这种方法，可以制备粒度为0.5nm至10μm，特别是1.5nm至1μm的复合胶体。
该方法使得能够通过长的超声处理时间和/或过滤或分离方法，例如通过使用膜过滤器或离心和/或随后的热和/或光解处理而根据本发明制备具有有利性能的特殊胶体，例如形成大于200nm的附聚物和聚集体。在另一个实施方案中，可以通过根据本发明的方法来制备用氢化非晶含硅涂层包裹的添加剂或物质。
为此，将至少一种物质添加到包含溶剂和氢硅烷以及任选至少一种添加剂的溶液中，该物质应通过对溶液的超声作用而用氢化非晶含硅材料涂覆。
应包封的添加剂或物质可以是固体和/或液体和/或气态的。
作为添加剂或作为要涂覆和/或要包埋和/或要包封的物质，可以使用纳米颗粒和/或胶体，其不受限地由Au、c-Si、CdSe、CuO、Cu2O、Cu2S、CuS、Fe3O4、Fe2O3、FeS、FeS2、FeSi2、Li、LiH、SnS、ZnS、ZrS以及分子，优选阿仑膦酸盐、顺铂、阿霉素、表柔比星、氟尿嘧啶、伊达比星，以及戊炔类化合物，优选1-或2-戊炔或硼烷，例如乙硼烷、戊硼烷或癸硼烷，白磷或一般化合物，例如磷烷或膦。也可以使用至少两种物质，特别是选自所提及的添加剂或物质的物质，以因此制备经涂覆的物质混合物。
通过根据本发明的方法，可以将溶液中的添加剂或物质直接以内爆的方式包埋或包封在氢化非晶含硅胶体的壳中。这通过其它方法是不可能的，因为标准颗粒合成是基于传统光解和/或热解方法或借助成核机理的生长的。
在本发明的上下文中，复合胶体此外也被理解为是指通过使用固体和/或液体和/或气态添加剂或物质借助空化合成且其中添加剂或物质用氢化非晶含硅涂层完全包封或部分或完全用氢化非晶含硅层涂覆的胶体。所述添加剂或物质可以在具有或不具有与复合胶体中的氢和/或硅的化学键的情况下存在。
由于该方法是可在室温或低温和常压下进行的液相方法，因此不需要高真空技术，这是根据本发明的优点。
在该方法的一个有利的实施方案中，所述氢化非晶含硅胶体的制备应优选在Ar或N2气氛中，例如在H2O和O2浓度通常＜10ppm的手套箱中进行。
本发明使得能够直接包埋和/或包封物质，该物质可存在于内爆微气泡内部。
根据本发明获得的氢化非晶含硅复合胶体可以例如在光伏或光催化应用中用作传感器、量子点发光二极管、波导管、单态氧生成器、废水处理器的光吸收剂材料和/或掺杂材料或等离激元(plasmonisch)反射光栅或光散射层，用作储能应用中，例如锂离子、钠离子或硫化锂电池组电池中的阳极材料。根据本发明获得的用氢化非晶含硅胶体或复合胶体涂覆或包封的物质可以用于体外或体内药物载体、用于体外或体内光致荧光(photofluoreszent)或磁共振成像方法作为荧光标记物和/或磁共振成像标记物或造影剂、作为体外或体内治疗剂、药物载体和/或高热治疗剂，或用于光动力治疗。
特别地，可以使用所述胶体或复合胶体或经涂覆或包封的物质用于太阳能电池、用于锂离子电池组电池的阳极和用作生物医学或纳米医学领域中的治疗剂。
根据本发明，提供了复合胶体和用氢化非晶含硅复合胶体包封的物质，其特征在于其可以通过根据本发明的方法制备。
在所述方法的一个有利的实施方案中，可以在涂覆之后在含氢气氛和/或低压气氛中进行烧结和/或结晶。
在所述方法的另一个有利的实施方案中，可以在制备过程中进行UV辐射和/或微波辐射和/或主动冷却。
在一个特别优选的实施方案中，根据本发明的胶体或复合胶体由丙硅烷通过使用去离子水作为溶剂来制备。由此制备的这些纳米颗粒是亲水的，并且在水中形成稳定的分散体，并且是既经氧化又经氢化的。
特别说明部分
下面参考实施例和附图更详细地解释本发明的主题，而不由此限制本发明的主题。
实施例
其中显示：
图1-通过对包含2-戊炔作为添加剂的丙硅烷溶液进行超声处理而制成的碳化硅复合胶体的X射线光电子能谱。
图2-碳化硅复合胶体的透射电子显微镜照片。
图3-未经根据本发明的超声处理的Fe3O4纳米颗粒的扫描透射电子显微镜照片和借助能量色散X射线光谱的元素分析
图4-在根据本发明的超声处理之后用薄硅层涂覆的Fe3O4纳米颗粒的图4中的扫描透射电子显微镜照片(HAADF)以及借助能量色散X射线光谱的元素分析。
图5-根据本发明制备的含硅胶体的扫描电子显微镜照片。
图6-在退火操作(Tempervorgang)之后的根据本发明制备的珊瑚状含硅胶体的扫描电子显微镜照片。
图7-在室温下借助旋涂而制备的含硅胶体的高度多孔层的扫描电子显微镜照片。
图8-在室温下借助旋涂而制备的含硅胶体的高度多孔层的扫描电子显微镜近景照片。
图9-根据本发明制备的含硅复合胶体的多孔薄层阳极的第一锂化和脱锂循环的循环伏安法测量。
图10-根据本发明制备的含硅复合胶体的多孔薄层阳极的第二锂化和脱锂循环的循环伏安法测量。
图11-根据本发明制备的含硅复合胶体的多孔薄层阳极的恒电流循环(Zyklisierung)和库仑效率。
图12-通过对由三氯硅烷而非丙硅烷制成的溶液进行超声处理而制备的根据本发明的含硅氢的复合胶体的傅里叶变换红外光谱。
图13-借助STEM的HAADF照片，其上显示了直径为50至200nm的根据本发明的含硅纳米颗粒
图14-根据本发明的纳米颗粒的壳区域的HAADF照片以及在右上角的插入图片中的借助能量色散X射线光谱的硅(Si)的所属空间分辨元素特异性分布。
图15-通过使用去离子水(H2O)作为溶剂由丙硅烷制备的含硅氢的复合胶体的FTIR光谱。
实施例
实施例1-通过对包含2-戊炔作为添加剂的丙硅烷溶液进行超声处理而制备的碳化硅复合胶体的X射线光电子能谱
根据图1所示的X射线光电子能谱(XPS)测量，显示了碳化硅复合胶体的根据本发明的合成。XPS能谱显示了碳的C 1s峰。横坐标X表示以(eV)计的结合能且纵坐标Y表示以相对单位(r.E.)计的XPS强度。所用的环辛烷溶液的丙硅烷浓度为25体积％，并且使用浓度为13体积％的2-戊炔作为添加剂。根据本发明的用于超声处理的条件如下：处理温度= 8℃，超声处理时间= 320分钟，超声焊极振幅= 216 µm。在用金涂覆的玻璃基底上测量干燥的复合胶体。图1中在约283eV下的组分(A)表示硅-碳键。因此可以确定碳原子包埋在含硅复合胶体中。
实施例2-碳化硅复合胶体的扫描电子显微镜照片
为了显示实施例1的碳化硅复合胶体，在图2中显示了扫描电子显微镜照片。纳米颗粒是球形的，并具有2nm至7nm的直径。
实施例3-未经根据本发明的超声处理的Fe3O4纳米颗粒的扫描透射电子显微镜照片和借助能量色散X射线光谱的元素分析
在图3左上方的扫描透射电子显微镜照片(HAADF)中显示了在碳晶格上的Fe3O4纳米颗粒，其从未处理的丙硅烷-环辛烷溶液中提取。借助能量色散X射线光谱拍摄的其余照片显示了氧(O)、铁(Fe)和硅(Si)的空间分辨元素特异性分布。Si分布与Fe3O4纳米颗粒位置之间没有位置相关性。因此不能得出关于Fe3O4纳米颗粒被硅涂覆或包封的结论。
实施例4-在根据本发明的超声处理之后的用薄硅层涂覆的Fe3O4纳米颗粒的图4中的扫描透射电子显微镜照片(HAADF)以及借助能量色散X射线光谱的元素分析
在左上方的扫描透射电子显微镜照片中，显示了在碳晶格上的Fe3O4纳米颗粒，其在超声焊极振幅为230µm的140分钟超声处理后从实施例3的溶液中提取。借助能量色散X射线光谱拍摄的其余照片显示了氧(O)、铁(Fe)和硅(Si)的空间分辨元素特异性分布。可以看到Si分布与Fe3O4纳米颗粒位置之间的位置相关性。因此，可以确定Fe3O4纳米颗粒被硅涂覆或包封。
实施例5-在低温下根据本发明制备的含硅胶体的扫描电子显微镜照片
如图5的扫描电子显微镜照片所示，在约-3℃的温度下的超声处理和随后的过滤(0.1µm PTFE针式过滤器)导致制备尤其良好定义的约200nm尺寸的含硅胶体附聚物。
实施例6-在退火操作之后的根据本发明制备的珊瑚状含硅胶体的扫描电子显微镜照片
图6的扫描电子显微镜照片显示了滴涂和随后在约450℃下退火20分钟后的含硅胶体。形态呈珊瑚状形状。
实施例7-在室温下借助旋涂而制备的含硅胶体的高度多孔层的扫描电子显微镜照片
图7的扫描电子显微镜照片显示了在室温下旋涂后的含硅胶体。该胶体层具有海绵状形态。
实施例8-在室温下借助旋涂而制备的含硅胶体的高度多孔层的扫描电子显微镜近景照片
图8的扫描电子显微镜近景照片显示了含硅胶体薄层的高度多孔形态。
实施例9-根据本发明制备的含硅复合胶体的多孔薄层阳极上的恒电位循环伏安法测量
图9显示了在具有金属锂作为参比和对电极的三电极布置中的根据本发明制备的阳极的第一锂化和脱锂循环。横坐标X表示以(V)计的电压且纵坐标Y表示以(mA/cm2)计的比电容。阳极由通过在300℃下退火10分钟而制备的表面上碳为10至15原子％的含硅复合胶体组成。电解质由碳酸亚丙酯中的1M LiClO4组成。在1mV/s下记录测量，并相对于Li/Li+给出电压。图10显示了第二锂化和脱锂循环。对于制备阳极，绝不使用粘合剂和/或导电添加物质。
实施例10-根据本发明准备的含硅纳米颗粒的多孔薄层阳极上的恒电流测量
图11中显示了来自实施例9的阳极上的恒电流测量。横坐标X表示循环次数且纵坐标Y1表示以(mA/cm2)计的比电容。纵坐标Y2表示库仑效率。在具有0V和3V极限电压的0.5C(104.2µA)充电和放电速率下记录测量。80个循环后库仑效率为大于99.7％。
实施例11-通过对由三氯硅烷而非丙硅烷制成的溶液进行超声处理而制备的根据本发明的含硅氢的复合胶体的傅里叶变换红外光谱。
图12显示了由三氯硅烷制备的含硅氢的复合胶体的傅里叶变换红外(FTIR)光谱。将复合胶体施加到硅片上，干燥并随后在室温下测量。横坐标X表示以(cm-1)计的波数且纵坐标Y表示以相对单位(r.E.)计的FTIR信号强度。模式(A)表明Si-H1,2弯曲或剪切振动，模式(B)表明Si-O-Si伸缩振动，并且模式(C)表明Si-H1,2伸缩振动。这些模式对于非晶含硅氢的固体胶体而言是特征性的。
实施例12-在水环境中合成的含硅纳米颗粒的扫描透射电子显微镜照片(STEM)和借助能量色散X射线光谱的元素分析
图13显示了借助STEM的HAADF照片，其上显示了直径为50至200nm的含硅胶体。这些根据本发明的胶体的性质的特征在于，其如图13所示优选具有球形几何形状，是空心的并且具有厚度优选为3至10nm的壳。这些根据本发明的胶体结构是通过使用丙硅烷前体(Si3H8)和作为溶剂的去离子水(H2O)的根据本发明的方法和工作周期(60-70％)、振幅(190-220µm)、丙硅烷浓度(5-15体积％)和温度(5-10℃)的特殊选择来实现的。以百分比数据计的术语工作周期是超声焊极/超声源在整个超声处理时间内的有效时间。例如，60％的工作周期意味着超声焊极开启600毫秒并关闭400毫秒。关于振幅的数据意味着超声焊极振幅，即超声焊极尖端的最大空间来回运动。
图14显示了根据本发明的胶体的壳区域的HAADF照片以及在右上角的插入图片中的借助能量色散X射线光谱(＝ EDX)的硅(Si)的所属空间分辨元素特异性分布。元素分析显示了胶体的含硅组成。
实施例13-通过对丙硅烷水溶液进行超声处理而制备的根据本发明的氢化含硅复合胶体的傅里叶变换红外光谱(FTIR)
图15显示了通过使用去离子水(H2O)作为溶剂由丙硅烷制备的含硅氢的复合胶体的FTIR光谱。从稳定的分散体中取出复合胶体，并施加到硅片上，干燥并随后在室温下测量。横坐标X表示以(cm-1)计的波数且纵坐标Y表示以相对单位(r.E.)计的信号强度。模式(A)表明SiO弯曲振动，模式(B)表明SiHx弯曲振动，模式(C)表明Si-O-Si拉伸振动，模式(D)表明OySi-Hx拉伸振动且模式(E)表明H2O拉伸振动。这些模式对于非晶含硅氢的胶体而言是特征性的。特别地，由于模式(C)和(D)可以得出结论，这些复合胶体是既经氧化(含氧)又经氢化(含氢)的。

Claims (18)

1.氢化非晶含硅胶体或复合胶体，其特征在于其具有包围所述空心胶体或复合胶体的含硅壳，其中所述空心胶体或复合胶体具有球形几何形状。
2.根据权利要求1所述的胶体或复合胶体，其特征在于，所述壳的厚度为3至10nm。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的胶体或复合胶体，其特征在于，其直径为50至200nm。
4.制备根据前述权利要求1至3中任一项所述的氢化非晶含硅胶体或复合胶体以及用所述氢化非晶含硅复合胶体包封物质的方法，以及氢化非晶含硅复合胶体和用氢化非晶含硅复合胶体包封的物质，其特征在于，对溶解在至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或氢硅烷衍生物或不同氢硅烷和/或氢硅烷衍生物的混合物或在无溶剂的情况下已呈液体形式存在的至少一种氢硅烷或氢硅烷衍生物或不同氢硅烷和/或氢硅烷衍生物的混合物进行空化。
5.根据前述权利要求4所述的方法，其特征在于，使用选自化学总式为SinH2n+2 (n > 2)的直链或支化硅烷或化学总式为SinH2n (n > 4) 的环状硅烷或有机硅烷、卤代硅烷或有机卤代硅烷，优选选自丙硅烷、丁硅烷、戊硅烷、己硅烷、庚硅烷、环戊硅烷、环己硅烷、新戊硅烷、三氯硅烷的至少一种组分作为氢硅烷。
6.根据前述权利要求4至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述空化由磁致伸缩或压电超声源和/或液动或气动声换能器产生。
7.根据前述权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，使用选自直链(n)烷烃和异(i)烷烃，优选正或异戊烷(C5H12)、正或异己烷(C6H14)以及环状烷烃，优选环己烷(C6H12)、环庚烷(C7H14)或环辛烷(C8H16)，或芳族化合物，优选苯、甲苯、二甲苯、萘的至少一种组分作为溶剂。
8.根据前述权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，使用含氧或无机化合物，优选水、醇、醚、烷氧基烷烃、硅氧烷作为溶剂。
9.根据前述权利要求4至8中任一项所述的方法，其特征在于，其在-120℃至250℃的温度范围内进行。
10.根据前述权利要求4至9中任一项所述的方法，其特征在于，其在0.5巴至1000巴的压力范围内进行。
11.根据前述权利要求4至10中任一项所述的方法，其特征在于，在空化之前、过程中或之后将至少一种添加剂添加到溶解在至少一种有机和/或无机溶剂中的氢硅烷或氢硅烷衍生物或不同氢硅烷和/或氢硅烷衍生物的混合物或应在无溶剂的情况下已呈液体形式存在的至少一种氢硅烷或氢硅烷衍生物或不同氢硅烷和/或氢硅烷衍生物的混合物中。
12.根据前述权利要求4至11中任一项所述的方法，其特征在于，使用固体、液体或气态的物质作为添加剂。
13.根据前述权利要求4至12中任一项所述的方法，其特征在于，使用选自纳米颗粒，优选来自 Au、c-Si、CdSe、CuO、Cu2O、Cu2S、CuS、Li、LiH、Fe3O4、Fe2O3、FeS、FeS2、FeSi2、SnS、ZnS、ZrS的纳米颗粒，分子，优选阿仑膦酸盐、顺铂、阿霉素、表柔比星、氟尿嘧啶、伊达比星，戊炔类化合物，优选1-或2-戊炔或硼烷，优选乙硼烷、戊硼烷或癸硼烷，白磷或一般化合物，例如磷烷或膦的至少一种组分作为添加剂或作为物质。
14.根据前述权利要求4至13中任一项所述的方法，其特征在于，添加至少一种物质，所述物质由于之前的方法步骤所致用含硅层包封或涂覆、或包埋到含硅层中。
15.根据前述权利要求4至14中任一项所述的方法，其特征在于，在涂覆之后，在含氢气氛和/或低压气氛中进行烧结和/或结晶。
16.根据前述权利要求4至15中任一项所述的方法，其特征在于，在制备过程中进行UV辐射和/或微波辐射和/或主动冷却。
17.根据权利要求1至3所述的氢化非晶含硅复合胶体在储能部件中用作阳极材料的用途。
18.根据权利要求1至3所述的氢化非晶含硅复合胶体用作治疗剂、药物载体和/或荧光标记物和/或磁共振成像标记物或造影剂和/或高热治疗剂的用途。
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