包含量子点的复合粒子及其制备方法技术

本发明专利技术提供了复合粒子，所述复合粒子包含量子点光发射体、非挥发性液体配体体系和水解的有机金属的金属氧化物前体，其中所述量子点光发射体和所述非挥发性液体配体体系总共以至少30重量％的量存在于所述复合粒子中。本文所述的复合粒子可用于例如膜(例如，远程荧光体漫射膜)中。远程荧光体漫射膜可用于例如LCD显示器中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含量子点的复合粒子及其制备方法相关申请的交叉引用本申请要求2015年12月31日提交的美国临时专利申请62/273884的权益，该临时专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
技术介绍
量子点(发光半导体纳米粒子)诸如CdSe或InP可用作荧光体材料。量子点的使用包括用于液晶显示器(LCD)显示器的背光源。来自短波长发光二极管(LED)的光通过量子点被转化成期望的可见波长。例如，背光源可包括发蓝光LED以及吸收部分蓝光的发红光和发绿光量子点。量子点可用于形成窄发射峰，从而导致具有高色域的显示器。
技术实现思路
在一个方面，本公开描述了一种复合粒子，该复合粒子包含：量子点光发射体；非挥发性液体配体体系；和水解的有机金属的金属氧化物前体(例如，金属醇盐、烷基金属、金属氯化物、硅烷和混合的配体化合物)，其中量子点光发射体和非挥发性液体配体体系总共以至少30重量％(在一些实施方案中，至少35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％；在一些实施方案中，在30重量％至70重量％或甚至40重量％至60重量％的范围内)的量存在于复合粒子中。在另一个方面，本公开描述了一种制备本文所述的复合粒子的方法，该方法包括：将液体配体体系中的量子点光发射体的混合物与有机金属的金属氧化物前体合并；使有机金属的金属氧化物前体与水反应；以及至少部分地干燥反应后的混合物以提供复合粒子。在另一方面，本公开描述了一种制备复合粒子的方法，该方法包括：将液体配体体系中的量子点光发射体的混合物与有机金属的金属氧化物前体合并；使合并物与多元酸和水的混合物反应；以及至少部分地干燥反应后的混合物以提供复合粒子，其中在所述反应和所述至少部分地干燥之后剩余的量子点光发射体和来自液体配体体系的所有材料共同占复合粒子的至少30重量％(在一些实施方案中，至少35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％；在一些实施方案中，在30重量％至70重量％或甚至40重量％至60重量％的范围内)。本文所述的复合粒子可用于例如膜(例如，远程荧光体漫射膜)中。远程荧光体漫射膜可用于例如LCD显示器中。在一些实施方案中，膜具有至少70％(在一些实施方案中，至少80％或甚至至少85％)的外量子效率。具体实施方式本文所述的复合粒子可例如通过包括以下的方法制备：将液体配体体系中的量子点光发射体的混合物与有机金属的金属氧化物前体合并；使有机金属的金属氧化物前体与水反应；以及至少部分地干燥反应后的混合物以提供复合粒子。包含本文所述的复合粒子的复合制品可例如通过包括以下的方法制备：将液体配体体系中的量子点光发射体的混合物与有机金属的金属氧化物前体合并；使合并物与多元酸和水的混合物反应；以及至少部分地干燥反应后的混合物以提供复合粒子，其中在所述反应和所述至少部分地干燥之后剩余的量子点光发射体和来自液体配体体系的所有材料共同占复合粒子的至少30重量％(在一些实施方案中，至少35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％；在一些实施方案中，在30重量％至70重量％或甚至40重量％至60重量％的范围内)。量子点光发射体是本领域已知的。通常，量子点光发射体是半导体纳米粒子，它足够小以表现出由于量子限制效应而取决于尺寸的光吸收和发射特性。吸收峰和发射波长通常随着粒子尺寸的减小而减小。量子点可例如从加利福尼亚州米尔皮塔斯的纳米系统公司(Nanosys,Inc.,Milpitas,CA)商购获得。量子点通常以液体(例如，溶剂诸如甲苯或液体配体体系)中的量子点的形式提供。在一些实施方案中，量子点包含ZnS、ZnSe、CdS、CdSe、PbS、InP、InAs、GaAs、GaP、Si或Ge中的至少一种。在一些实施方案中，量子点包含CdSe或InP纳米颗粒。通常，量子点包括所谓的核-壳结构，其具有期望的半导体纳米粒子的核(例如，CdSe核或InP核)以及提供期望的稳定性和表面化学特性或电子特性的至少一种附加材料的壳。示例性材料包括CdSe核和CdS中间层。在一个实施方案中，量子点具有CdSe核、ZnSe中间层和ZnS壳。在另一个实施方案中，结构为InP核-ZnSe中间层-ZnS壳。量子点(发光半导体纳米粒子)通常具有结合到其表面的所选择的分子、低聚物或聚合物，导致对于在量子点的表面处的原子的期望的局部配体环境。一般来讲，在用于合成量子点的生长过程期间存在某些配体。通常，在稍后的时间这些配体被替换或交换以提供所选择用于优化特性的新的配体环境。配体执行若干功能。它们帮助阻止量子点聚集和淬灭，它们可改善量子点表面的化学稳定性，并且它们可改善量子点的发射效率。配体体系可包括若干形式。一般来讲，它们可包括直接结合到量子点和任选的附加材料的分子或官能团。附加材料可为液体或固体，并且与结合材料相比可为相同的组成或不同的组成(例如，配体体系可包含结合物质和溶剂)。非挥发性液体配体体系是包含结合的化学基团(化学结合到量子点发光粒子的表面的基团)和游离的化学基团(未化学结合到量子点发光粒子的表面的基团)的混合物的液体材料，其中液体的挥发性足够低，使得在下述挥发测试期间液体的小于20％(在一些实施方案中，小于10％或甚至小于5％)挥发。通常，液体的至少10重量％(在一些实施方案中，至少20重量％、至少30重量％或甚至至少50重量％)未化学结合到量子点发光粒子。含有非挥发性液体配体体系的材料通常可干燥或加工(例如，100℃下的烘箱干燥或真空干燥)，其中材料的损失很小或可忽略不计。标准挥发测试(在本文中称为“挥发测试”)包括将5克的量子点加液体配体体系的混合物放置在具有2cm2的开放表面积的容器中。将该混合物加热至100℃并在100℃下保持5小时，然后冷却至25℃。然后测定混合物的重量损失，并且对于非挥发性液体配体体系而言小于20％。如果存在挥发性液体诸如溶剂，则认为它是液体配体体系的一部分。具有大量挥发性溶剂的体系在标准挥发测试(即，不是非挥发性液体配体体系的体系)期间或在材料的干燥期间可损失大于20重量％的液体。含有挥发性溶剂的材料可通过干燥转化成具有非挥发性液体配体体系的材料，只要在干燥之后保留非挥发性液体材料即可。在一些实施方案中，液体配体体系包含硅油。用于CdSe基量子点的配体体系的示例为具有类似组成的结合材料和附加材料两者的液体氨基有机硅型油。其他示例性配体包括有机配体、有机金属配体或聚合物配体中的至少一种。合适的配体包括聚合物、玻璃态聚合物、有机硅、羧酸、二羧酸、聚羧酸、丙烯酸、膦酸、膦酸酯、磷化氢、氧化膦、硫、胺、与环氧化物合并以形成环氧树脂的胺、本文提及的聚合物配体中的任一种的单体，或者这些材料的任何合适的组合。量子点配体可包括含有胺的有机聚合物，诸如氨基有机硅(AMS)(例如以商品名“AMS-242”和“AMS-233”购自宾夕法尼亚州莫里斯维尔的Gelest公司(Gelest,Inc.,Morrisville,PA)，以及以商品名“GP-998”购自密歇根州伯顿的杰纳西聚合物公司(GeneseePolymersCorp.,Burton,MI))；以及聚醚胺(例如以商品本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合粒子，所述复合粒子包含：量子点光发射体；非挥发性液体配体体系；和水解的有机金属的金属氧化物前体，其中所述量子点光发射体和所述非挥发性液体配体体系总共以至少30重量％的量存在于所述复合粒子中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.31 US 62/273,8841.一种复合粒子，所述复合粒子包含：量子点光发射体；非挥发性液体配体体系；和水解的有机金属的金属氧化物前体，其中所述量子点光发射体和所述非挥发性液体配体体系总共以至少30重量％的量存在于所述复合粒子中。2.根据权利要求1所述的复合粒子，其中所述量子点光发射体以所述量子点光发射体和所述非挥发性液体配体体系的1重量％至30重量％的范围存在。3.根据任一前述权利要求所述的复合粒子，其中所述水解的有机金属的金属氧化物前体以所述复合粒子的70重量％至30重量％的范围存在。4.根据任一前述权利要求所述的复合粒子，其中所述量子点光发射体包括CdSe核或InP核中的至少一者。5.根据任一前述权利要求所述的复合粒子，其中所述液体配体体系包含硅油。6.根据任一前述权利要求所述的复合粒子，其中所述水解的有机金属的金属氧化物前体包括水解的金属醇盐。7.根据权利要求6所述的复合粒子，其中所述水解的金属醇盐为水解的正丙醇锆、水解的原硅酸四乙酯或水解的异丙醇钛中的至少一种。8.多个根据任一前述权利要求所述的复合粒子。9.根据权利要求8所述的多个复合粒子，所述复合粒子为可研磨粉末。10.一种膜，所述膜包含权利要求8或9所述的复合粒子。11.根据权利要求10所述的膜，所述膜具有至少70％的外量子效率。12.一种制品，所述制品...

【专利技术属性】
技术研发人员：马穆特·阿克塞特，肯顿·D·巴德，尼拉杰·夏尔马，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US