水溶性量子点的制备方法、水溶性量子点薄膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水溶性量子点的制备方法，包括以下步骤：在惰性气氛下，将巯基硅烷、烷基偶联剂溶于反应介质中得到第一混合液，在酸性催化介质下进行溶胶凝胶共聚合反应，制备巯基有机硅聚合物；将所述巯基有机硅聚合物分散在有机酮中，得到巯基有机硅聚合物分散液；在所述巯基有机硅聚合物分散液中加入油溶性量子点，得到第二混合液；将所述第二混合液进行超声处理，直至溶液澄清，纯化后得到水溶性量子点。

【技术实现步骤摘要】
水溶性量子点的制备方法、水溶性量子点薄膜的制备方法
本专利技术属于量子点
，尤其涉及一种水溶性量子点的制备方法，以及一种水溶性量子点薄膜的制备方法。
技术介绍
自上世纪70年代以来，半导体量子点(又称“胶体纳米晶”)由于其特有的量子限域效应而引起了研究者的广泛关注。同传统的有机荧光染料相比，量子点具有无可比拟的优良的光学性能，具体表现为：量子产率高，光化学稳定性高，不易光解，以及宽激发、窄发射，高色纯度，且荧光发射峰位通过控制粒子的粒径、组成和结构等在可见光范围内能实现连续可调等。这些独特的性质，使得量子点作为一种优良的供体广泛应用于发光二极管、太阳能电池，液晶显示和生物荧光标记等领域。目前，量子点的制备方式按溶剂的不同可分为有机相合成法和水相合成法。水相合成法具有操作简单、反应条件温和等优点，但是通常所制备的量子点的量子产率低，光稳定性较差。与水相合成法相比，有机相合成法虽然合成条件苛刻，但是制备的量子点的在非极性溶剂中单分散性较好，量子产率高，化学性能稳定，是目前高质量量子点的主要制备方法。然而，由于其表面疏水配体的存在，量子点与有机树脂基质之间相容性较差，不仅容易造成量子点团聚从而使其发光效率降低或者猝灭，同时其透明性变差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水溶性量子点的制备方法以及水溶性量子点薄膜的制备方法，旨在解决现有量子点制备方法要么量子产率低、光稳定性差；要么发光效率降低、透明性变差的问题。本专利技术是这样实现的，一种水溶性量子点的制备方法，包括以下步骤：在惰性气氛下，将巯基硅烷、烷基偶联剂溶于反应介质中得到第一混合液，在酸性催化介质下进行溶胶凝胶共聚合反应，制备巯基有机硅聚合物；将所述巯基有机硅聚合物分散在有机酮中，得到巯基有机硅聚合物分散液；在所述巯基有机硅聚合物分散液中加入油溶性量子点，得到第二混合液；将所述第二混合液进行超声处理，直至溶液澄清，纯化后得到水溶性量子点。以及，一种水溶性量子点薄膜的制备方法，包括以下步骤：提供设置有水溶性薄膜的硬质衬底，以及上述方法制备的水溶性量子点；将所述水溶性量子点分散在有机酮中，然后与巯基有机硅聚合物混合形成混合溶液，将所述混合溶液沉积在所述硅片的水溶性薄膜表面，进行退火处理，得到含水溶性量子点薄膜的复合模块；将所述复合模块置于蒸馏水中，去除所述水溶性薄膜后，将得到的量子点复合薄膜进行干燥处理，得到层状的水溶性量子点复合薄膜。本专利技术提供的水溶性量子点的制备方法，通过采用巯基有机硅聚合物与油溶性量子点进行表面配体交换制备得到水溶性量子点。该方法可以有效避免量子点与有机树脂基质之间相容性较差所导致的团聚和荧光猝灭现象，能够保留原有量子点的光学性能，同时还兼具有机硅聚合物良好的热、光和化学稳定性以及高度的光学透明性，可以广泛应用于背光显示技术和照明领域等领域。本专利技术提供的水溶性量子点薄膜的制备方法，只需在设置有水溶性薄膜的硬质衬底上沉积所述水溶性量子点与所述巯基有机硅聚合物形成的混合溶液溶液，然后取出水溶性薄膜，即可得到层状的水溶性量子点复合薄膜。该方法不仅简单易于操作，而且可以得到光学性能、稳定性和光学透明性均较好的量子点薄膜。附图说明图1是本专利技术实施例提供的水溶性量子点制备方法示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种水溶性量子点的制备方法，包括以下步骤：S01.在惰性气氛下，将巯基硅烷、烷基偶联剂溶于反应介质中得到第一混合液，在酸性催化介质下进行溶胶凝胶共聚合反应，制备巯基有机硅聚合物；S02.将所述巯基有机硅聚合物分散在有机酮中，得到巯基有机硅聚合物分散液；在所述巯基有机硅聚合物分散液中加入油溶性量子点，得到第二混合液；将所述第二混合液进行超声处理，直至溶液澄清，纯化后得到水溶性量子点。具体的，上述步骤S01中，所述惰性气氛包括但不限于氮气气氛、氩气气氛。将巯基硅烷、烷基偶联剂溶于反应介质中得到第一混合液。优选的，所述反应介质占所述第一混合液总质量的15-40％，从而有利于获得较好的分散效果。优选的，所述反应介质为四氢呋喃。所述四氢呋喃作为溶胶凝胶共聚合反应的反应介质，同时作为所述巯基硅烷的分散介质，提供较好的分散效果。本专利技术实施例中，所述巯基硅烷在催化剂的作用下，通过烷基偶联剂发生共聚合，得到巯基有机硅聚合物。优选的，所述溶胶凝胶共聚合反应的温度为50-100℃。若反应温度过低，则所述溶胶凝胶共聚合反应速率过慢或反应难以启动；若反应温度过高，则容易引入其他副反应，影响产物收率和纯度。优选的，所述酸性催化介质为无机酸催化介质。具体优选的，所述无机酸催化介质为体积分数为35-40％的盐酸，且所述盐酸占所述第一混合液总体积的0.1-5％，从而发挥更好的催化效果，有利于巯基有机硅聚合物的生成。进一步优选的，所述巯基硅烷和所述烷基偶联剂的质量比为1:5-20，该合适的比例，有利于溶胶凝胶共聚合反应的顺利进行。更优选的，所述巯基硅烷和所述烷基偶联剂的质量比为1:5-10。具体优选的，所述巯基硅烷为3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷中的至少一种。具体优选的，所述烷基偶联剂为正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、三甲基硅烷、三甲基氯硅烷、甲基三氯硅烷、三甲基一氯硅烷、三甲氧基氢硅烷、二乙基二氯硅烷中的至少一种。当所述烷基偶联剂选用两种或两种以上时，其添加比例可以任意。上述步骤S02中，在室温(10-30℃)条件下，将所述巯基有机硅聚合物分散在有机酮中，得到巯基有机硅聚合物分散液。其中，所述有机酮包括但不限于甲基异丁酮。进一步的，在所述巯基有机硅聚合物分散液中加入油溶性量子点，得到分散均匀的第二混合液。该步骤中，所述巯基有机硅聚合物一方面为所述油溶性量子点提供可交换配体；另一方面，所述巯基有机硅聚合物作为分散剂，促进所述油溶性量子点的均匀分散，从而有利于后续配体交换反应的顺利进行。优选的，所述油溶性量子点与所述巯基有机硅聚合物的质量比为0.05～0.2:1，从而保证被交换的配体比例合适，进而获得性能优异的水溶性量子点。具体的，所述油溶性量子点的制备方法不受限制，可以采用本领域常规方法植被实现。所述油溶性量子点的类型，包括CdSe/CdS、CdTe/CdSe、CdSe/ZnS、CdZnS/ZnS、CdZnSeS/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、CdSe/ZnSe/ZnS、CdSe/CdZnSeS/ZnS、CuInSe2/ZnS、CuInS2/ZnS、InP/ZnS、InP/GaP/ZnS、InP/ZnSeS等核壳量子点。本专利技术实施例配体交换采用超声处理实现，超声处理的时间以所述第二混合液变澄清为限。在配体交换的过程中，所述巯基有机硅聚合物能够有效的取代油溶性量子点表面原有的配体，进而吸附在量子点的表面，从而可以保持量子原有的光学性能，同时还兼具有机硅聚合物良好的热、光和化学稳定性以及高度的光学透明性。进一步的，对澄清的液体产物进行纯化处理，得到水溶性量子点。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性量子点的制备方法，包括以下步骤：在惰性气氛下，将巯基硅烷、烷基偶联剂溶于反应介质中得到第一混合液，在酸性催化介质下进行溶胶凝胶共聚合反应，制备巯基有机硅聚合物；将所述巯基有机硅聚合物分散在有机酮中，得到巯基有机硅聚合物分散液；在所述巯基有机硅聚合物分散液中加入油溶性量子点，得到第二混合液；将所述第二混合液进行超声处理，直至溶液澄清，纯化后得到水溶性量子点。

【技术特征摘要】
1.一种水溶性量子点的制备方法，包括以下步骤：在惰性气氛下，将巯基硅烷、烷基偶联剂溶于反应介质中得到第一混合液，在酸性催化介质下进行溶胶凝胶共聚合反应，制备巯基有机硅聚合物；将所述巯基有机硅聚合物分散在有机酮中，得到巯基有机硅聚合物分散液；在所述巯基有机硅聚合物分散液中加入油溶性量子点，得到第二混合液；将所述第二混合液进行超声处理，直至溶液澄清，纯化后得到水溶性量子点。2.如权利要求1所述的水溶性量子点的制备方法，其特征在于，所述溶胶凝胶共聚合反应的温度为50-100℃。3.如权利要求1所述的水溶性量子点的制备方法，其特征在于，所述巯基硅烷和所述烷基偶联剂的质量比为1:5-20；和/或所述反应介质占所述第一混合液总质量的15-40％。4.如权利要求1所述的水溶性量子点的制备方法，其特征在于，所述烷基偶联剂为正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、三甲基硅烷、三甲基氯硅烷、甲基三氯硅烷、三甲基一氯硅烷、三甲氧基氢硅烷、二乙基二氯硅烷中的至少一种；和/或所述巯基硅烷为3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷中的至少一种；和/或所述酸性催化介质为无机酸催化介质。5.如权利要求4所述的水溶性量子点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂志文，刘政，杨一行，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44