本申请提供了一种核‑壳量子点掺杂的聚合物垫(QD‑MAT)的连续流合成的方法，包括将第一核前体与第二核前体混合，并且将反应混合物进料到第一炉中以获得量子点核；将第一壳前体和第二壳前体进料到第二炉中，并且同时注入量子点核以获得核‑壳量子点；将核‑壳量子点与聚合物溶液混合以获得QD‑聚合物复合材料；以及将QD‑聚合物复合材料引入至电纺丝系统以制造核‑壳量子点掺杂的聚合物垫。本申请还提供了一种校正具有核‑壳量子点掺杂的聚合物垫的发光装置的发射光谱的方法，其中该核‑壳量子点掺杂的聚合物垫具有光漫射特性，并且可以用于取代发光装置的漫射体。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及合成核-壳量子点的方法，更特别地涉及合成核-壳量子点掺杂的聚合物垫的方法以及校正具有核-壳量子点掺杂的聚合物垫的发光装置的发射光谱的方法。
技术介绍
因为量子点(Quantum dot,QD)很小，直径范围为1-10nm(10-50个原子)，所以它们是一类独特的半导体。在如此小的尺寸下，材料的表现不同于块状半导体材料，从而给与量子点前所未有的可保持性并且能够实现在科学技术中开创性的应用。与块状半导体材料相比，量子点显示出更广的发射能量可调范围。由于它们的高发光量子效率和令人满意的寿命，QD能够被归为在显示应用领域有前景的一类材料。能量水平、带隙、导带和价带的概念仍然适用于量子点。然而，它们不同于块状材料。i.量子点的电子能量水平是离散的，而不是连续的。在量子点中仅仅添加或减少几个原子就具有更改带隙边界的作用。改变量子点表面的几何形状也改变了带隙能量(这也归因于量子点的小尺寸)和量子限制的影响。ii.量子点材料显示出可调的带隙。在图1a-1c中示出了块状半导体的固定能隙和量子点的可控能隙。可见，随着量子点的尺寸从QD1减小到QD3，带隙可以从Eg(QD1)调节到Eg(QD3)，并且量子点的颜色可以相对地从红色调节至蓝色(图1b)。就块状半导体材料来说，电子倾向于在带隙的边缘附近进行过渡(图1c)。因此，可以非常精确地控制量子点的输出波长。实际上，量子点的带宽是可调的，并且由此根据需要来指定其“颜色”输出。iii.带有良好色彩饱和度的量子点显示悬浮在液体中的量子点吸收某些光，然后以取决于粒子的尺寸的特定颜色来再次发射所吸收的光。每个量子点的直径是约千万分之一英寸并且由材料的几百个原子构成，而且它们产生的光的颜色相比其他来源更加饱和且可控，这对于照明设备而言是非常有意义的。iv.量子点材料显示出没有光散射。利用量子点技术，可获得定制光谱的白光。而且，量子点的尺寸较之可见光的波长更小，这样的小尺寸可以消除所有的光散射和相关的光损失。相反，使用更大的传统磷光体所产生的光背向散射损失将封装效率降低多达50％。在最近的几十年中，QD-LED产品也出现在市场上。然而，基于Pb的QD的毒性成为在消费产品中使用QD-LED的最严重的障碍之一。核-壳型QD被开发出来以应对该问题。然而，对于现有的QD-LED来说，密封技术和如何降低生产成本仍然面临很大的挑战。另外，市售的白光LED发出刺眼的带蓝色的冷白光，具有较差的显色性，这限制了它们在室内照明应用中的大规模使用。所感知的白光的较差质量源于黄色转换器材料Ce:YAG。如在图2a和2b中所示的，这是由于Ce:YAG缺少在光谱的绿色和红色部分的发射。由Ce:YAG磷光体(荧光粉)发射的宽频光大致为500-700nm。因而，需要校正传统磷光体的发射。总之，仍然需要开发一种高成本效益的环保方法，用于大规模合成具有精确控制的发光体(发光团)的无毒性的发光量子点并且改善磷光体的发射。
技术实现思路
本申请提供了一种核-壳量子点掺杂的聚合物垫(QD-MAT)的连续流合成的方法，包括：将第一核前体与第二核前体混合，并且将反应混合物进料到第一炉中以获得量子点核；将第一壳前体和第二壳前体进料到第二炉中，并且同时注入所述量子点核以获得核-壳量子点；将所述核-壳量子点与聚合物溶液混合以获得QD-聚合物复合材料；以及将所述QD-聚合物复合材料引入至电纺丝系统以获得量子点纳米纤维(QD-纳米纤维)，并且由此制造所述核-壳量子点掺杂的聚合物垫。所述第一炉的温度可以保持在不超过约3℃的温度偏差。所述核-壳量子点可以具有双层或三层核-壳结构。所述核前体或壳前体可以包括选自由In、P、Zn、S、Se、N、Ga、Si、Ti、Ce、La、V、O和Cd组成的组中的至少一种元素。所述核-壳量子点可以具有选自由InP/ZnS、InP/ZnSe、InN/GaN、InP/ZnS/SiO2、InP/ZnS/InZnS、GaP/ZnS/SiO2、GaP/ZnS/GaZnS、InN/GaN/SiO2、CdSe/ZnS和CdSe/ZnS/SiO2组成的组中的核-壳结构。所述核-壳量子点的尺寸分布可以具有约10％或更小的标准偏差。所述QD-MAT的连续流合成的方法，可以进一步包括在核-壳QD的周围形成附加涂层。所述附加涂层可以包含对所述聚合物溶液具有亲和力
的化合物。所述附加涂层可以包含选自由二氧化硅、氧化锆、二氧化钛和对所述聚合物溶液具有亲和力的其他无机氧化物组成的组中的至少一种。所述附加涂层可以通过微乳液合成来形成。在上述方法中，可以在约25-50℃下将核-壳QD分散在聚合物溶液中以获得所述QD-聚合物复合材料，所述QD-聚合物复合材料具有的QD浓度为约0.1-5wt％，优选地约0.1-2wt％，以及更优选地约0.1-1wt％。所述聚合物溶液包括选自由尼龙6.6、聚氨酯(PU)、聚苯并咪唑(PBI)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯胺(PANI)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚氯乙烯(PVC)、聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)组成的组中的至少一种聚合物。所述QD-聚合物复合材料可以包含选自由甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、氯仿和二氯甲烷组成的组中的至少一种溶剂。所述QD-纳米纤维可以具有在约0.1μm至约5μm的直径。所述方法可以在流反应器中以约2.9-15ml/min至15ml/min的流速实施。本申请另一方面提供了一种校正发光装置的发射光谱的方法，包括在所述发光装置上层压由上述的任一种方法制备的至少一层QD-MAT。用于LED显示器，所述QD-MAT可以直接层压在所述发光装置的LED显示器的漫射体(漫射层)或增亮膜之上。用于LED照明设备，所述QD-MAT可以作为非接触式磷光体层压在所述发光装置的LED照明设备的密封材料的表面上。所述QD-MAT可以包括具有相同或不同尺寸的QD。所述QD-MAT可以掺杂不同尺寸的具有高量子产率的CdSe/ZnS、CdSe/ZnS/SiO2、CdSe/ZnS/TiO2、InP/ZnS、InP/ZnS/SiO2或InP/ZnS/TiO2核-壳QD和Cu(Mn)掺杂的ZnSe/SiO2核-壳QD。附图说明参照所附的附图来描述本申请的实施方式，在附图中：图1a-1c分别示出了离散分子的半导体、纳米尺寸的量子点和块状半导体的电子能量状态。图2a是一个基于磷光体的下变频白光LED装置的构成示意图。图2b是“白光”LED的光谱，其清晰地示出了直接由基于GaN的LED发射的蓝光和由Ce:YAG磷光体发射的更宽频的光。图3示出了根据本申请的通过连续流合成在聚合物基体(基质)中制造无毒性的核-壳QD的方法的合成方案。图4是电纺丝系统的基本架构的示意图。图5a示出了420nm激发状态下的实施例2制得的QD-聚合物复合材料。图5b示出了装入到塑料注射器内的来自实施例2的QD-聚合物复合材料。图6示出了420nm下激发状态下的实施例2制得的具有绿色发光的纳米纤维。图7a和图7b分别示出了实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核‑壳量子点掺杂的聚合物垫(QD‑MAT)的连续流合成的方法，包括：将第一核前体与第二核前体混合，并且将反应混合物进料到第一炉中以获得量子点核；将第一壳前体和第二壳前体进料到第二炉中，并且同时注入所述量子点核以获得核‑壳量子点；将所述核‑壳量子点与聚合物溶液混合以获得QD‑聚合物复合材料；以及将所述QD‑聚合物复合材料引入至电纺丝系统以获得量子点纳米纤维(QD‑纳米纤维)，并且由此制造所述核‑壳量子点掺杂的聚合物垫。
【技术特征摘要】
2015.04.30 US 62/179,1861.一种核-壳量子点掺杂的聚合物垫(QD-MAT)的连续流合成的方法，包括：将第一核前体与第二核前体混合，并且将反应混合物进料到第一炉中以获得量子点核；将第一壳前体和第二壳前体进料到第二炉中，并且同时注入所述量子点核以获得核-壳量子点；将所述核-壳量子点与聚合物溶液混合以获得QD-聚合物复合材料；以及将所述QD-聚合物复合材料引入至电纺丝系统以获得量子点纳米纤维(QD-纳米纤维)，并且由此制造所述核-壳量子点掺杂的聚合物垫。2.根据权利要求1所述的方法，其中，以不超过3℃的温度偏差来保持所述第一炉的温度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述核-壳量子点具有双层或三层核-壳结构。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一核前体和第二核前体以及所述第一壳前体和第二壳前体包括选自由In、P、Zn、S、Se、N、Ga、Si、Ti、Ce、La、V、O和Cd组成的组中的至少一种元素。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述核-壳量子点具有选自由InP/ZnS、InP/ZnSe、InN/GaN、InP/ZnS/SiO2、InP/ZnS/InZnS、GaP/ZnS/SiO2、GaP/ZnS/GaZnS、InN/GaN/SiO2、CdSe/ZnS和CdSe/ZnS/SiO2组成的组中的核-壳结构。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述核-壳量子点的尺寸分布具有10％或更小的标准偏差。7.根据权利要求1所述的方法，还包括在核-壳QD的周围形成附加涂层。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述附加涂层包含对所述聚合物溶液具有亲和力的化合物。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述附加涂层包含选自由二氧化硅、氧化锆、二氧化钛和对所述聚合物溶液具有亲和力的其他无机氧化物组成的组中的至少一种。10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述附加涂层通过微乳液合成来形成。11.根据权利要求1所述的方法，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晨敏，郭志豪，
申请(专利权)人：纳米及先进材料研发院有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81
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