反应性胶态纳米晶体和纳米晶体复合材料制造技术

本发明专利技术涉及反应性胶态纳米晶体，其包含含有金属或半导电性化合物或其混合物的核和至少一种多硫醇配体，其中所述核被至少一种多硫醇配体包围。本发明专利技术的反应性胶态纳米晶体可以用一锅法合成制得，易于与聚合物母体直接反应，并能与聚合物母体交联以形成高品质且稳定的纳米晶体复合材料。另外，本发明专利技术还涉及包含本发明专利技术的纳米晶体和聚合物母体的纳米晶体复合材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及反应性胶态纳米晶体，其包含含有金属或半导电性化合物或其混合物的核和至少一种多硫醇配体，其中所述核被至少一种多硫醇配体包围。另外，本专利技术涉及纳米晶体复合材料。本专利技术的反应性胶态纳米晶体可以用一锅法合成(onepotsynthesis)制得，易于与聚合物母体(polymermatrix)直接反应，并能与聚合物母体交联以形成高品质且稳定的纳米晶体复合材料。
技术介绍
纳米晶体(NC)溶液与聚合物溶液或交联配制物的物理混合是本领域用于获得NC-聚合物杂化材料的常用途径。已知的是，最为常规的NC的有机稳定化配体由烷基链配体如辛胺或氧化三辛基膦构成。通过使用这种策略，避免了对NC表面的化学攻击，例如在聚合反应期间通常由自由基导致的对NC表面的化学攻击。然而，光致发光量子产率(PL-QY)通常由于NC因相分离过程所致的附聚而减小。另外，由于同一问题，NC含量常常为约0.1重量％以保证在母体中的良好分散。因为使颗粒稳定的疏水性外部配体(hydrophobicoutsideligand)(辛胺或氧化三辛基膦或油酸)通常与多种常见聚合物母体不相容，所以NC含量水平变成实现均匀分散的主要障碍。为了使NC与聚合物母体更为相容并为了获得更为均匀的分散，有机配体可以用含具有更大极性的基团的配体(如胺、羧酸酯或硫醇)交换。然而，这种途径导致NC表面缺陷增多，这对最终性质如光致发光(PL)和电致发光(EL)有负面影响。另一途径是半导体NC在聚合物存在下的原位合成。在这种途径中，通常将制备工序划分为两个独立的步骤。在第一步骤中，通过简单混合将NC的有机金属前体引入聚合物母体中。在第二步骤中，使NC前体和聚合物的混合物在气体或硫属化物溶液的存在下或者在不存在气体或硫属化物溶液的情况下暴露于高温。由于无限的晶体生长受限于聚合物母体，因此仅获得纳米尺寸的半导体晶体，例如CdSeNC平均具有2～4nm的尺寸。在这种原位合成方法中，不能实现对NC的尺寸和形状的控制，例如CdSeNC的尺寸范围是1～6nm，并且NC的光致发光极低。然而，另一途径是在半导体NC的存在下的聚合反应。在这种途径中，进行有机单体在NC的存在下的直接聚合，以原位形成NC-聚合物杂化材料。然而，由于采用这种策略，化学攻击(例如，在聚合反应期间来自自由基的化学攻击)和NC在聚合物中的聚集是光致发光在杂化材料中淬灭的主要原因。合成NC的另一常规方式是使用疏水性稳定化配体的合成。然而，这涉及NC在聚合物母体中的不良分散，其原因是配体和母体之间的不相容性(例如，极性-溶解度参数、物理化学相互反应)对所得材料的最终性质有负面影响。迄今为止，为了克服这一问题，该途径已经将配体替换为对于聚合物母体更为合适的配体。以此方式，提高了复合材料内部的NC分散。因此，对于表现出稳定的高发光性的高负载且良好分散的纳米晶体复合材料(NC复合材料)仍存在需求。附图说明图1示出了本专利技术的反应性胶态NC的结构。图2示出了本专利技术的NC-复合材料的结构。图3示出了商购纳米晶体和本专利技术的反应性胶态纳米晶体在N2气氛下10℃/分钟的TGA曲线。图4示出了实施例10的NC-复合材料在85℃的归一化QY演变(evolution)。图5示出了CdS-TEMPICNC-复合材料在三种不同光子辐照度下的归一化QY演变(实施例11)。
技术实现思路
本专利技术涉及一种反应性胶态纳米晶体，其包含含金属或半导电性化合物或其混合物的核和至少一种多硫醇配体，其中所述核被至少一种多硫醇配体包围。另外，本专利技术涉及一种制备本专利技术的反应性胶态纳米晶体的方法。本专利技术还涵盖一种纳米晶体复合材料，其包含本专利技术的反应性胶态纳米晶体和聚合物母体，其中所述反应性胶态纳米晶体与所述聚合物母体共价连接。另外，本专利技术涉及制备本专利技术的纳米晶体复合材料的方法。此外，本专利技术涵盖一种包含本专利技术的纳米晶体复合材料的产品，其中所述产品选自显示装置、发光装置、光伏电池、光电探测器、能量转换装置、激光器、传感器、热电装置、催化应用品以及防伪油墨(securityink)和生物医学应用品。最后，本专利技术涵盖本专利技术的纳米晶体复合材料用作光致发光或电致发光的源的用途。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本专利技术。所描述的各个方面可以与任何另外的一个或多个方面组合，除非明确地做出相反说明。特别地，被指明为优选的或有利的任何特征可以与被指明为优选的或有利的任何另外的一个或多个特征组合。在本专利技术的上下文中，所用的术语应根据以下定义理解，除非上下文表明有另外的含义。如本文所用，单数形式的“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”包括单数和复数指代物，除非上下文清楚地做出另外的说明。本文所用的术语“包含(comprising、comprises和comprisedof)”与“包括(including和includes)”或“含有(containing和contains)”同义，均是包含性或开放式的，并且不排除另外的未列举的成分、要素或方法步骤。数值端点的列举包括包含在各个范围内的所有数字和分数，以及所列举的端点。本文提及的所有百分比、份、比例等均基于重量计，除非另外指出。当量、浓度或者其它值或参数以范围、优选范围、或优选上限值和优选下限值的形式表达时，应当理解为具体公开了通过将任何上限或优选值与任何下限或优选值组合而获得的任何范围，而不考虑所获得的范围是否在上下文中清楚地提及。本说明书中引用的所有文献的全部内容均在此通过援引加入的方式纳入本文。除非另外定义，公开本专利技术时所用的所有术语(包括技术和科学术语)均具有本专利技术所属领域的普通技术人员所通常理解的含义。通过进一步指引，包含术语定义以更好地理解本专利技术的教导。本专利技术涉及反应性胶态NC(其是反应性的)及其制备。另外，本专利技术涉及NC-复合材料并涉及其中使用反应性胶态纳米晶体作为多官能(multifunctional)交联剂的NC-复合材料的制备。结果，被多官能配体包围的NC可以与聚合物母体直接交联。这样能够保留纳米晶体的固有性质(例如，光致发光或电致发光)。用这种方式，能够容易地制得分散良好的且均匀的NC-复合材料，并且所述NC-复合材料随后可用于宽范围的应用中。术语“纳米晶体”是指纳米尺度的结晶颗粒，其可以包含核/壳结构，其中核包含第一材料且壳包含第二材料，并且所述壳布置在核表面的至少一部分上。术语“配体”是指具有用于使纳米晶体稳定的一个或多个链的分子。配体具有至少一个与纳米晶体结合的中心点(focalpoint)和至少一个与周围环境相互作用且/或与其它活性位点交联的活性位点。通过使用该策略，由于多硫醇配体、单体和低聚物的可获得的结构多样性，可以制得具有可调整的物理化学性质的NC-复合材料。另外，通过改变反应性胶态NC的化学组成，可以将应用领域扩展到例如光致发光、电致发光、磁学、热电或铁电。本专利技术提供了一种反应性胶态纳米晶体，其包含含金属或半导电性化合物或其混合物的核和至少一种多硫醇配体，其中所述核被至少一种多硫醇配体包围。另外，本专利技术提供了一种纳米晶体复合材料，其包含本专利技术的反应性胶态纳米晶体和聚合物母体，其中所述反应性胶态纳米晶体与所述聚合物母体共价连接。术语“反应性胶态纳米晶体”是指溶液生长的、纳米尺寸的无机颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
反应性胶态纳米晶体，其包含：a)包含金属或半导电性化合物或其混合物的核；和b)至少一种多硫醇配体，其中所述核被至少一种多硫醇配体包围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.11 EP 14180543.21.反应性胶态纳米晶体，其包含：a)包含金属或半导电性化合物或其混合物的核；和b)至少一种多硫醇配体，其中所述核被至少一种多硫醇配体包围。2.如权利要求1所述的反应性胶态纳米晶体，其中所述包含金属或半导电性化合物或其混合物的核由选自元素周期表中一个族或多个不同族的元素的组合构成。3.如权利要求1或2所述的反应性胶态纳米晶体，其中所述核包含核和至少一个单层或多层壳，或者其中所述核包含核和至少两个单层和/或多层壳。4.如权利要求1～3中任一项所述的反应性胶态纳米晶体，其中所述金属或半导电性化合物是：选自第IV族的一种或多种元素的组合，选自第II族和第VI族的一种或多种元素的组合，选自第III族和第V族的一种或多种元素的组合，选自第IV族和第VI族的一种或多种元素的组合，选自第I族和第III族和第VI族的一种或多种元素的组合，或者上述组合的组合；优选地，所述金属或半导电性化合物是选自第I族和第III族和第VI族的一种或多种元素的组合；更优选地，所述金属或半导电性化合物是Zn、In、Cu、S和Se中的一种或多种元素的组合。5.如权利要求1～4中任一项所述的反应性胶态纳米晶体，其中所述包含金属或半导电性化合物的核选自CuInS、CuInSeS、CuZnInSeS、CuZnInS、Cu:ZnInS、CuInS/ZnS、Cu:ZnInS/ZnS和CuInSeS/ZnS，优选地选自CuInS/ZnS、CuInSeS/ZnS和Cu:ZnInS/ZnS。6.如权利要求1～5中任一项所述的反应性胶态纳米晶体，其中所述多硫醇配体的官能度为2～20，优选为2～10，更优选为2～8。7.如权利要求1～6中任一项所述的反应性胶态纳米晶体，其中所述至少一种多硫醇配体选自伯硫醇、仲硫醇及其混合物；优选地，所述至少一种多官能多硫醇配体选自季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、三[2-(3-巯基丙酰氧基)乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·托里斯卡诺，F·萨尔希，J·L·米纳尔，A·阿尔马萨马蒂内，M·莫雷尔倍，C·马里，P·卡尔特罗，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，汉高知识产权控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE