一种复合材料及其制备方法及应用技术

本申请公开了一种复合材料及其制备方法，所述复合材料包括钙钛矿量子点和聚合物；其中，所述钙钛矿量子点与所述聚合物形成配位锚定。所述方法与现有技术相比，具有工艺简单，反应条件可控，成本低，适合工业化连续大规模生产的优点。

A Composite Material and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料及其制备方法及应用
本申请涉及一种复合材料及其制备方法及应用，属于材料及其制备领域。
技术介绍
光转换材料可以将某一波长/能量的光转变成另一波长/能量的光，其在光电子器件领域具有重要的应用，比如液晶显示、OLED显示、microLED显示、LED照明器件、荧光指示牌、太阳能电池、紫外/红外探测器等。一般常见的光转换材料为下转换材料，即将短波长/高能量的光(如紫外光、蓝光)转换成长波长/低能量的光(如红绿光、红外光)，其代表为广泛应用的稀土荧光粉。稀土荧光粉具有成本低但发光效率和色彩纯度也很低的特点，在大多数对发光效率和色彩纯度要求不高的低端应用领域占据主导地位。随着纳米半导体材料的不断发展，研究人员发现一种尺寸只有几纳米，且具有特殊量子限制效应的颗粒，称为量子点，其表现出优异的发光性能，比如荧光效率高、半峰宽窄、色彩随颗粒尺寸可调等。量子点材料在2000年后受到大量关注，并被广泛研究。2015年之前，量子点研究的主要方向为II-IV族化合物，如镉系的CdS，CdSe，CdTe，CdSe/ZnS，CdTe/ZnS的核壳结构，以及其他一些III-V、IV-VI族化合物，如InP，GaAs，ZnS，ZnSe，PbS，PbSe等。其合成工艺大多为在由惰性气体填充的烧瓶中进行原料的热注入，之后再进行高温化学反应，产生的量子点需经过纯化干燥处理以得到无杂质的量子点粉末。由于本身工艺复杂，而且只能单次小量合成，不能连续大规模生产，量子点的价格一直居高不下。在环保方面，由于含有重金属致癌物镉，镉系量子点的应用一直受制于严格的环保政策，如欧盟RoHS标准。钙钛矿量子点是一种新型荧光纳米材料，其具有与镉系量子点相同或更优越的光学性能，且制备过程简单，适合大批量合成，能够有效降低生产成本。另一方面，由于钙钛矿量子点不含镉，完全符合全球各地环保政策要求，是一种能够替代镉系量子点的理想材料。2015年2月由ZurichETH的Kovalenko教授报道于美国化学学会刊物NanoLetters，(2015,15,3692–3696)。2015年3月北京理工大学钟海政教授于美国化学学会刊物ACSNano,(2015,9,4533–4542)报道了一种配体辅助再沉淀技术，制备出的钙钛矿量子点，粒径尺寸10纳米以下，具有90％以上的荧光效率，半峰宽仅为20纳米，可获得130％NTSC的色域，成为国内第一个报道高荧光产率钙钛矿量子点的课题组。表格1稀土荧光粉与镉系量子点和钙钛矿量子点的比较钙钛矿量子点本质上是一种离子型化合物，且与镉系量子点一样，由于粒径尺寸极小，其比表面积非常大，都面临着在严苛的水氧、光照条件下材料不稳定的特点，限制了商业化应用。因此，提高钙钛矿量子点的稳定性对于其实现其商业化应用具有重大意义。
技术实现思路
本申请提供了一种复合材料及其制备方法及应用。所述方法与现有技术相比，具有工艺简单，反应条件可控，成本低，适合工业化连续大规模生产的优点。根据本申请的一个方面，提供一种复合材料。所述复合材料包括钙钛矿量子点和聚合物；其中，所述钙钛矿量子点与所述聚合物形成配位锚定。所述配位锚定是指钙钛矿量子点中的金属离子与聚合物中的基团产生络合作用，对钙钛矿量子点进行配位锚定。添加具有锚定作用的掺杂聚合物能有效提高样品的荧光强度，因为聚合物可以锚定钙钛矿量子点，避免其发生团聚以降低甚至丧失其荧光特性。可选地，所述钙钛矿量子点的化学式如式I所示：AMX3式I其中，A包括Cs+、Na+、K+、HN＝CHNH3+、R-NH3+、Rb+、Li+、Ba2+、C(NH2)3+中的至少一种；R选自氢、C1～C10的烷基、C1～C10的不饱和烃基；M为金属离子；所述金属选自Pb、Sn、Mn、Ge、Sb、Bi、Cu、Sr、In、Tl、Ag中的至少一种；X选自卤族元素的阴离子中的至少一种。可选地，式I中R选自氢、C1～C4的烷基；X选自F-、Cl-、Br、I-。可选地，式I中R选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或叔丁基。可选地，所述钙钛矿量子点选自CH3NH3PbBr3、CsPbBr3中的一种。可选地，所述聚合物中包含氰基、胺基、巯基、酯基中的至少一种。可选地，所述聚合物选自掺杂聚合物、功能性聚合物中的至少一种；其中，所述掺杂聚合物中掺杂含有氰基、胺基、巯基、酯基中的至少一种的高分子；所述功能性聚合物选自自身结构中含有氰基、胺基、巯基、酯基中至少一种的聚合物中的至少一种。可选地，所述掺杂聚合物中掺杂材料的质量分数为5％-20％；所述掺杂聚合物中主体聚合物选自聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氯乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、双马来酰亚胺、氟化聚酰亚胺、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、醋酸纤维素、聚砜、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚吡咯烷酮中的至少一种；所述掺杂高分子选自聚丙烯酰胺、聚醚酰亚胺、树状高分子聚酰胺胺、双酚A环氧丙烯酸酯中的至少一种；所述功能性聚合物选自氟化聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚醚酰亚胺、双马来酰亚胺、树状高分子聚酰胺胺、双酚A环氧丙烯酸酯中的至少一种。可选地，所述掺杂聚合物中主体聚合物选自成膜性好的聚合物。可选地，所述材料中包括添加剂；所述添加剂的含量为0～5wt％。所述添加剂选自固化剂、自由基捕捉剂、光稳定剂、无机纳米颗粒、添加剂配体、卤素金属盐中的至少一种。可选地，所述自由基捕捉剂选自哌啶类衍生物、草酸、抗坏血酸中的一种或几种。可选地，所述光稳定剂选自抗氧化剂、受阻胺类光稳定剂、紫外吸收剂中的一种或几种。可选地，所述无机填料为金属氧化物纳米颗粒；所述无机填料选自粒径在50-100纳米范围内的SiO2、TiO2、Al2O3、ZnO纳米颗粒中的一种或几种。可选地，所述添加剂配体为有机胺。可选地，所述添加剂配体选自环己胺、苯乙胺，四丁基溴化胺，二苯丙胺中的一种或几种。可选地，所述卤素金属盐选自溴化镁、溴化锌、氯化锌、氯化镁、碘化镁、碘化锌中的一种或几种。可选地，所述固化剂选自巴斯夫Darocur1173、巴斯夫Irgacure754、BYK333中的一种或几种。根据本申请的另一个方面，提供一种上述复合材料的制备方法。可选地，所述方法至少包括以下步骤：(1)将含有钙钛矿量子点前驱体、聚合物和溶剂的混合物通过溶剂共混，得到共混胶体；(2)步骤(1)中的共混胶体进行固化，得到所述复合材料。可选地，步骤(1)中所述共混胶体的制备方法包括：将含有钙钛矿量子点前驱体、聚合物和溶剂的混合物搅拌，分散，脱泡，得到所述复合材料。可选地，所述共混胶体中的并无颗粒，胶体中的成分主要是量子点的前驱体，在固化过程中，前驱体在聚合物体系内逐渐形成量子点。可选地，所述脱泡选自真空脱泡或静置脱泡。可选地，所述分散选自超声分散、均化器分散或高速匀浆设备分散。可选地，所述搅拌选自机械搅拌或磁力搅拌。可选地，所述搅拌的时间为0.5～2小时；所述分散的时间为20～60分钟；所述脱泡的时间为20～120分钟。可选地，所述搅拌时间上限选自1小时、1.5小时或2小时；所述搅拌时间下限选自0.5小时或1小时。可选地，所述分散时间上限选自30分钟、35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟或60分钟；下限选自20分钟、25分钟或30分钟。可选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括钙钛矿量子点和聚合物；其中，所述钙钛矿量子点与所述聚合物形成配位锚定。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括钙钛矿量子点和聚合物；其中，所述钙钛矿量子点与所述聚合物形成配位锚定。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述钙钛矿量子点的化学式如式I所示：AMX3式I其中，A包括Cs+、Na+、K+、HN＝CHNH3+、R-NH3+、Rb+、Li+、Ba2+、C(NH2)3+中的至少一种；R选自氢、C1～C10的烷基、C1～C10的不饱和烃基；M为金属离子；所述金属选自Pb、Sn、Mn、Ge、Sb、Bi、Cu、Sr、In、Tl、Ag中的至少一种；X选自卤族元素的阴离子中的至少一种；优选地，式I中R选自氢、C1～C4的烷基；X选自F-、Cl-、Br-、I-。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述聚合物中包含氰基、胺基、巯基、酯基中的至少一种；优选地，所述聚合物选自掺杂聚合物、功能性聚合物中的至少一种；其中，所述掺杂聚合物中掺杂含有氰基、胺基、巯基、酯基中的至少一种的高分子；所述功能性聚合物选自自身结构中含有氰基、胺基、巯基、酯基中至少一种的聚合物中的至少一种；优选地，所述掺杂聚合物中掺杂材料的质量分数为5％-20％；所述掺杂聚合物中主体聚合物选自聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氯乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、双马来酰亚胺、氟化聚酰亚胺、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、醋酸纤维素、聚砜、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚吡咯烷酮中的至少一种；所述掺杂高分子选自聚丙烯酰胺、聚醚酰亚胺、树状高分子聚酰胺胺、双酚A环氧丙烯酸酯中的至少一种；所述功能性聚合物选自氟化聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚醚酰亚胺、双马来酰亚胺、树状高分子聚酰胺胺、双酚A环氧丙烯酸酯中的至少一种。4.根据权利要求1至3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述材料中包括添加剂；所述添加剂的含量为0～5wt％；所述添加剂选自固化剂、自由基捕捉剂、光稳定剂、无机纳米颗粒、添加剂配体、卤素金属盐中的至少一种。5.权利要求1至4任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：(1)将含有钙钛矿量子点前驱体、聚合物和溶剂的混合物通过溶剂共混，得到共混胶体；(2)步骤(1)中的共混胶体进行固化，得到所述复合材料。6.根据权利要求5所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞扩，曹超伟，
申请(专利权)人：致晶科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11