发光纳米颗粒及其制造方法技术

纳米颗粒具有与发光团共价键合的核，以及至少部分地包封所述核的混合壳。相较于衍生所述发光团的发光材料，所述纳米颗粒提供改进的光稳定性、热稳定性和发射性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光纳米颗粒及其制造方法
本专利技术涉及发光纳米颗粒及其制造方法。
技术介绍
经过半个世纪的广泛材料研究和装置开发，薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)已成为主导的平板显示技术。虽然例如视角、对比度和功耗的许多关键问题已解决到可接受的水平，但液晶显示器(LCD)在色域方面仍有改进空间。最近，基于量子点(QD)的LCD正在成为新的背光源。作为光发射体，量子点具有许多优点，例如发射强度高、吸收范围广、吸收能力强、发射带窄，然而，在成本降低，批量生产以及与当前LCD背光组装工艺的兼容性方面仍存在重大挑战。另外，QD对氧气和湿气敏感，当将QD装入LCD背光时，需要使用包封膜。因此，希望提供新型发光物种，所述新型发光物种提供与量子点类似的电光学性质但可能更便宜且更容易批量生产，并且也无需使用包封膜。
技术实现思路
本专利技术提供新型发光纳米颗粒。纳米颗粒可具有与发光团共价键合的核和至少部分包封核的混合壳。相较于衍生发光团的发光材料，本专利技术的纳米颗粒提供改进的光稳定性、热稳定性和发射性质。在第一方面，本专利技术提供由包括以下步骤的方法制备的纳米颗粒：(i)提供官能化发光化合物，其中所述官能化发光化合物具有D-L-SiX3结构，其中D是发光团，L是直接键或有机基团，并且X是可水解取代基；(ii)预水解所述官能化发光化合物；(iii)添加第一前体，其中所述第一前体选自具有SiX14结构的第一有机硅烷化合物、具有MX13或MX14结构的第一有机金属化合物，或其混合物；其中每一X1独立地是可水解取代基，并且M选自Al、Zr、Ti或其组合；以及(iv)添加第二前体，其中所述第二前体包括(a)具有SiX24结构的第二有机硅烷化合物，和(b)具有MX23或MX24结构的第二有机金属化合物；其中每一X2独立地是可水解取代基，并且M选自Al、Zr、Ti或其组合；从而获得纳米颗粒。在第二方面，本专利技术提供粒径介于10nm到2,000nm范围内的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒包括：核，包括官能化发光化合物与第一前体的反应产物，其中所述官能化发光化合物具有D-L-SiX3结构，其中D是发光团，L是直接键或有机基团，并且X是可水解取代基；并且第一前体选自具有SiX14结构的第一有机硅烷化合物、具有MX13或MX14结构的第一有机金属化合物，或其混合物；其中每个X1独立地是可水解取代基，并且M选自Al、Zr、Ti或其组合；和壳，包括第二前体的反应产物，其中所述第二前体包括(a)具有SiX24结构的第二有机硅烷化合物，和(b)具有MX23或MX24结构的第二有机金属化合物；其中每一X2独立地是可水解取代基，并且M选自Al、Zr、Ti或其组合；并且第二有机硅烷化合物与第二有机金属化合物的摩尔比是1:1到50:1。在第三方面，本专利技术提供一种制备所述第一或第二方面的纳米颗粒的方法。所述方法包括：(i)提供官能化发光化合物，其中所述官能化发光化合物具有D-L-SiX3结构，其中D是发光团，L是直接键或有机基团，并且X是可水解取代基；(ii)预水解所述官能化发光化合物；(iii)添加第一前体，所述第一前体选自具有SiX14结构的第一有机硅烷化合物、具有MX13或MX14结构的第一有机金属化合物，或其混合；其中每一X1独立地是可水解取代基，并且M选自Al、Zr、Ti或其组合；以及(iv)添加第二前体，其中所述第二前体包括(a)具有SiX24结构的第二有机硅烷化合物和(b)具有MX23或MX24结构的第二有机金属化合物，其中每一X2是可水解取代基并且M选自Al、Zr、Ti或其组合；从而获得所述纳米颗粒。在第四方面，本专利技术提供一种发光组合物，所述组合物包括一种或多于一种类型的第一或第二方面的纳米颗粒，以及不同于纳米颗粒的额外发光材料。在第五方面，本专利技术提供一种电子装置，所述电子装置包括第一或第二方面的纳米颗粒层。附图说明图1是(a)实例2、(b)实例3、(c)比较实例B和(d)比较实例C的扫描透射电子显微镜(STEM)图像。图2是实例3的纳米颗粒的发射光谱。具体实施方式“发光团”是指化合物中的原子或官能团，当暴露于电磁辐射时其负责其发光性质。发光团在本文中可称为发光基团，反之亦然。“电子装置”是指依赖于电子原理并使用电子流操作来运行的装置。“烷基”是指无环饱和单价烃基，并且包含其中氢未被取代或被卤素、羟基、氰基、磺基、硝基、烷基、全氟烷基或其组合取代的直链和支链基团。“杂烷基”是指具有直链或支链结构的饱和烃基，其中烷基内的一个或多个碳原子已由杂原子或含有至少一个杂原子的杂官能团替换。杂原子可以包含例如O、N、P、S和类似物。本文中含有至少一个杂原子的杂官能团可以包含例如COOR'、OCOOR'、OR'、NR'2、PR'2、P(＝O)R'2或SiR'3；其中每一R'为H、未取代或取代的C1-C30烃基或未取代或取代的C6-C30芳族基。“烯基”是指含有至少一个碳-碳双键的不饱和烃。取代的烯基是指其中碳双键上的至少一个氢由除H以外的原子或基团，例如C1-C30烷基或C6-C30芳基替换的烯基。“炔基”是指含有至少一个碳-碳三键的不饱和烃。取代的烯基是指其中碳双键上的至少一个氢由除H以外的原子或基团，例如C1-C30烷基或C6-C30芳基替换的烯基。在烯基或炔基含有多于一个不饱和键的情况下，这些键通常不累积，但可以以交替顺序排列，例如以-[CH＝CH-]p顺序，其中p可以介于2-50的范围内。在没有另外定义的情况下，优选的烷基含有1-22个碳原子；优选的烯基和炔基含有2-22个碳原子。“烷氧基”是指与氧单键结合的烷基。烷氧基，例如C1-C24烷氧基为直链或支链基团，例如甲氧基、乙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、庚氧基、辛氧基、异辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十四烷氧基、十六烷氧基和十八烷氧基。取代的烷氧基是指与氧单键结合的取代的烷基。“脂族环基”是指脂族和环状的有机基团。脂族环基含有可以是饱和或不饱和的一个或多个碳环。取代的脂族环基可具有连接的一个或多个侧链，其中侧链可以是取代或未取代的烷基、取代或未取代的杂烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基或取代或未取代的烷氧基。脂族环基的实例包含环丁基、环戊基、环己基、甲基环己基、二甲基环己基、三甲基环己基、1-金刚烷基和2-金刚烷基。“杂环基”是指具有至少两个不同元素的原子作为其环的成员的环状化合物。杂环基通常含有5个到7个环成员，其中至少1个，特别是1-3个杂部分通常选自O、S、NR'。实例包含被O、S或NR'中断的C4-C18环烷基，例如哌啶基、四氢呋喃基、哌嗪基和吗啉基。不饱和变体可以由这些结构衍生而来，通过抽取相邻环成员上的氢原子并在它们之间形成双键；这样的部分的实例是环己烯基。取代的杂环基可以具有一个或多个连接的侧链，其中侧链可以是取代或未取代的烷基、取代或未取代的杂烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的炔基、取代或未取代的烷氧基、或直接连接在一起或通过连接基团的另一杂环基。“芳族基”是指具有σ键和在形成环的碳原子之间的离域pi电子的烃，通常是苯基或芳基。芳基被定义为含有1个到4个芳香环(每个环含有6个共轭碳原子且无杂原子)的芳香或多芳香取代基，所述芳香环任选地彼此稠合或通过碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米颗粒，由包括以下步骤的方法制备：(i)提供官能化发光化合物，其中所述官能化发光化合物具有D‑L‑SiX3结构，其中D是发光团，L是直接键或有机基团，并且X是可水解取代基；(ii)预水解所述官能化发光化合物；(iii)添加第一前体，其中所述第一前体选自具有SiX

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种纳米颗粒，由包括以下步骤的方法制备：(i)提供官能化发光化合物，其中所述官能化发光化合物具有D-L-SiX3结构，其中D是发光团，L是直接键或有机基团，并且X是可水解取代基；(ii)预水解所述官能化发光化合物；(iii)添加第一前体，其中所述第一前体选自具有SiX14结构的第一有机硅烷化合物、具有MX13或MX14结构的第一有机金属化合物，或其混合物；其中每一X1独立地是可水解取代基，并且M选自Al、Zr、Ti或其组合；以及(iv)添加第二前体，其中所述第二前体包括(a)具有SiX24结构的第二有机硅烷化合物，和(b)具有MX23或MX24结构的第二有机金属化合物；其中每一X2独立地是可水解取代基，并且M选自Al、Zr、Ti或其组合；从而获得所述纳米颗粒。2.根据权利要求1中所述的纳米颗粒，其中所述方法进一步包括：(v)添加具有R1mSi(R2)4-m结构的表面改性剂，其中R1选自C1-C20未取代或取代的烷基、C2-C20未取代或取代的烯基或C6-C24未取代或取代的芳基；R2是可水解基团；并且m是1到3的整数。3.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒，其中预水解所述官能化发光化合物通过在存在碱催化剂的情况下将所述官能化发光化合物处理1分钟到3小时的一段时间来进行。4.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒，其中所述第一前体是所述第一有机硅烷化合物与所述第一有机金属化合物的混合物。5.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒，其中所述第二前体是所述第二有机硅烷化合物与TiX24或ZrX24的混合物。6.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒，其中所述第二前体中的所述第二有机硅烷化合物与所述第二有机金属化合物的摩尔比为1:1到50:1。7.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒，其中所述方法的步骤(ii)、(iii)和(iv)各自独立地在介于20℃到100℃范围内的温度下进行。8.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒，其中所述D-L-SiX3结构中的D是衍生自具有式(II)结构的发光化合物的发光团：其中R11到R16各自独立地选自H、卤素、-CN,-CF3、-NO2、C1-C24未取代或取代的烷基、C2-C24未取代或取代的烯基、C2-C24未取代或取代的炔基、C1-C24未取代或取代的烷氧基、C3-C20未取代或取代的环基或杂环基、-SO3H、磺酸酯、-SO2O-、硫醚、醚、脲、-CO2H、酯、酰胺、胺、C6-C20未取代或取代的芳族基或C5-C20未取代或取代的杂芳族基；R11和R12能够连接在一起以与它们键合的原子一起形成5元、6元、7元环；R12和R13能够连接在一起以与它们键合的原子一起形成5元、6元、7元环；R14和R15能够连接在一起以与它们键合的原子一起形成5元、6元、7元环；并且R15和R16能够连接在一起以与它们键合的原子一起形成5元、6元、7元环；其中X1是N或CR17，其中R17选自H、卤素、-CN、-CF3、C1-C24未取代或取代的烷基、C2-C24未取代或取代的烯基、C2-C24未取代或取代的炔基、C1-C24未取代或取代的烷氧基、C3-C20未取代或取代的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀艳，吕博，李扬，扈楠，任小凡，P·特雷弗纳斯三世，饶袁桥，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯电子材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US