一种量子点复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种量子点复合材料及其制备方法，所述量子点复合材料包括：核，所述核的材料为上转换荧光纳米材料；间隔层，所述间隔层包覆所述核；量子点，所述量子点结合在所述间隔层表面，所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率；所述间隔层的材料为氧化物材料。本发明专利技术在所述上转换荧光纳米材料和所述量子点中间加入所述间隔层是用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率。通过红外光激发上转换荧光纳米材料，利用上转换荧光纳米材料的上转换作用，将红外光转变为可见辐射，利用能量传递作用激发量子点发光，以达到红外光激发量子点发光的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种量子点复合材料及其制备方法
本专利技术涉及量子点领域，尤其涉及一种量子点复合材料及其制备方法。
技术介绍
量子点用作一种品质优良的新型纳米材料，被广泛地应用于物理、化学和生物医学等领域，特别是在照明、显示、激光以及生物传感器等领域的研究。由于量子点尺寸小于其体材料的激子波尔半径，具有强的量子尺寸效应，随着尺寸的减小其电子结构由体材料的准连续能带结构变成类似原子的分立能级结构，同时能隙变宽、发光蓝移，通过改变量子点的尺寸和组分可以精确地调控量子点的发光颜色。量子点具有连续分布的激发光谱，只要短于发射峰10nm以下的任何波长均可被用于激发荧光。目前应用于量子点激发的光谱范围已由紫外光区域延伸至可见光区域。然而，能被红外光有效激发的量子点材料未见报道。再者，量子点属于亚稳材料，其较大的比表面积、高的表面能和较差的环境稳定性导致氧化和光热退化。量子点材料投入在器件中应用时，强光辐照情况下必然会对量子点的荧光性能产生影响。研究表明，紫外辐照会增加热激发过程，如光氧化和熟化/烧结，使量子点发光强度降低、发射峰偏移。这是因为（1）在量子点表面产生的电子空穴发生化学反应，在表面形成缺陷；（2）通过光子吸收使平均温度高于50摄氏度，产生局部、短暂的高温点，使量子点发生团聚。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种量子点复合材料及其制备方法，旨在解决现有直接利用紫外光激发量子点导致量子点表面氧化、局部烧结等现象，及现有红外光无法激发量子点发光的问题。本专利技术的技术方案如下：一种量子点复合材料，其中，包括：核，所述核的材料为上转换荧光纳米材料；间隔层，所述间隔层包覆所述核；量子点，所述量子点结合在所述间隔层表面，所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率；所述间隔层的材料为氧化物材料。所述的量子点复合材料，其中，所述间隔层由2-10层材料构成，所述间隔层的总厚度记为d，d为5-20nm，优选的d为5-15nm，更优选的d为8-12nm。所述用作所述核的上转换荧光纳米材料为激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，所述激活剂选自Tm3+、Er3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Ho3+、Ti2+、Cr3+、Ni2+、Mo3+、Re4+和Os4+等中的一种或多种；进一步的，所述上转换荧光纳米材料为激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，所述激活剂选自Tm3+、Er3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Ho3+、Ti2+、Cr3+、Ni2+、Mo3+、Re4+和Os4+等中的一种或多种；所述敏化剂为Yb3+。所述的量子点复合材料，其中，所述用作核材料的激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料中，所述上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种；所述用作核材料的的激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料中，所述所述上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种。进一步，所述氟化物上转换荧光纳米材料基质材料选自NaYF4、NaGaF4、CaF2、NaSrF4、BaY2F4、LiYF4、ScYF4、NaLnF4、SrF2、BaF2、MnF2和Cs2GeF6中的一种。进一步，所述氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自Y2O3、ZrO2、TiO2、Gd2O3、掺杂的In2O3、掺杂的SrY2O4、掺杂的TeO2、掺杂的Al2O3、掺杂的ZnO2、掺杂的Lu2O3、掺杂的Er2O3、掺杂的Eu2O3、掺杂的CeO2和掺杂的La2O3中的一种。进一步的，所述复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自LiNbO3、Ln2BaZnO2、ALn(MoO4)2、GdVO4、YVo4、CaZrO3、CaSc2O4、KLu(WO4)2、CaCs2O4、CaMoO4、BaTiO3、Y2Ti2O7、Y2Si2O7、Y2SiO5、Gd3Ga5O12、Y3Al5O12和Y2CaGe4O12中的一种。所述的量子点复合材料，其中，所述量子点选自CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、PbSe、PbS、CdTe、ZnO、MgO、CeO2、NiO、TiO2、InP、CaF2、CdZnS、CdZnSe、CdSeS、PbSeS、ZnCdTe、CdS/ZnS、CdZnSe/ZnSe、CdSeS/CdSeS/CdS、CdSe/CdZnSe/CdZnSe/ZnSe、CdZnSe/CdZnSe/ZnSe、CdZnS/ZnS、CdS/CdZnS/CdZnS/ZnS、CdZnSeS、CdSe/ZnS、CdZnSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、CdSe/ZnSe/ZnS、CdZnSe/CdZnS/ZnS和InP/ZnS中的一种或多种。所述的量子点复合材料，其中，所述氧化物材料选自SiO2、Fe3O4、Al2O3和TiO2中的一种或多种。一种量子点复合材料的制备方法，其中，包括步骤：提供一种核颗粒，所述核颗粒的材料为上转化荧光纳米材料；在所述核颗粒表面包覆形成所述间隔层，所述间隔层的材料为氧化物材料；采用表面修饰剂对所述纳米材料颗粒进行表面修饰，得到表面修饰剂的所述纳米材料颗粒；将分散有表面修饰剂的所述纳米材料颗粒的溶液与量子点溶液混合，使量子点结合在所述间隔层表面，得到所述量子点复合材料；所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率。有益效果：本专利技术以上转换荧光纳米材料为核，核外包覆间隔层，间隔层外结合有量子点，形成所述量子点复合材料。本专利技术在所述上转换荧光纳米材料和所述量子点中间加入所述间隔层是用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率，本专利技术红外光激发上转换荧光纳米材料，利用上转换荧光纳米材料的上转换作用，将红外光转变为可见辐射，利用能量传递作用激发量子点发光，以达到红外光有效激发量子点发光的目的。附图说明图1为本专利技术实施例1中m分别为1、2、3、4、5时对应的NaYF4:Er3+/Yb3+@mNaYF4的荧光光谱图。图2为本专利技术实施例1中不同厚度间隔层对应的量子点复合材料的发射光谱图。图3为本专利技术实施例4中不同厚度间隔层对应的量子点复合材料的发射光谱图。图4为本专利技术实施例8中不同厚度间隔层对应的量子点复合材料的发射光谱图。图5为本专利技术实施例10量子点复合材料的制备流程图。图6为本专利技术实施例10制备得到的量子点复合材料的TEM图。图7为本专利技术实施例15中不同厚度间隔层的量子点复合材料的发射光谱图，及NaGdF4:Tm3+/Yb3+/Nd3+的发射光谱图。具体实施方式本专利技术提供一种量子点复合材料及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。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。本专利技术提供一种量子点复合材料较佳实施例，其中，包括：核，所述核的材料为上转换荧光纳米材料；间隔层，所述间隔层包覆所述核；量子点，所述量子点结合在所述间隔层表面，所述间隔层用于降低所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点复合材料，其特征在于，包括：核，所述核的材料为上转换荧光纳米材料；间隔层，所述间隔层包覆所述核；量子点，所述量子点结合在所述间隔层表面，所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率；所述间隔层的材料为氧化物材料。

【技术特征摘要】
1.一种量子点复合材料，其特征在于，包括：核，所述核的材料为上转换荧光纳米材料；间隔层，所述间隔层包覆所述核；量子点，所述量子点结合在所述间隔层表面，所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率；所述间隔层的材料为氧化物材料。2.根据权利要求1所述的量子点复合材料，其特征在于，所述间隔层材料选自SiO2、Fe3O4、Al2O3或TiO2。3.根据权利要求1所述的量子点复合材料，其特征在于，所述间隔层由2-10层子材料层层叠形成。4.根据权利要求3所述的量子点复合材料，其特征在于，所述各子材料层材料独立地选自SiO2、Fe3O4、Al2O3或TiO2。5.根据权利要求1至4任一项所述的量子点复合材料，其特征在于，所述间隔层的总厚度记为d，d为5-20nm。6.根据权利要求5所述的量子点复合材料，其特征在于，d为5-15nm。7.根据权利要求6所述的量子点复合材料，其特征在于，d为8-12nm。8.根据权利要求1至4任一项所述的量子点复合材料，其特征在于，所述间隔层与所述量子点结合的表面结合有表面活性剂体。9.根据权利要求8所述的量子点复合材料，其特征在于，所述表面活性剂选自含巯基的有机配体、含氨基的有机配体、羧基及羧酸衍生物有机配体和双亲聚合物中的一种或多种。10.根据权利要求1至4任一项所述的量子点复合材料，其特征在于，用作所述核的所述上转换荧光纳米材料为激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料；或者用作所述核的所述上转换荧光纳米材料为激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料。11.根据权利要求10所述的量子点复合材料，其特征在于，所述上转换荧光纳米材料为激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，所述激活剂选自Tm3+、Er3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Ho3+、Ti2+、Cr3+、Ni2+、Mo3+、Re4+和Os4+中的一种或多种；或者所述上转换荧光纳米材料为激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，所述激活剂选自Tm3+、Er3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Ho3+、Ti2+、Cr3+、Ni2+、Mo3+、Re4+和Os4+中的一种或多种；所述敏化剂为Yb3+。12.根据权利要求10所述的量子点复合材料，其特征在于，用作所述核的材料为激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，其中，所述上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种；或者用作所述核的材料为激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，其中，所述上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种。13.根据权利要求12所述的量子点复合材料，其特征在于，所述氟化物上转换荧光纳米材料基质材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶炜浩，
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