复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法。所述复合材料包括纳米颗粒气凝胶和分散在所述纳米颗粒气凝胶中的量子点。本发明专利技术复合材料中的量子点能以配体覆盖率低的形式分散在纳米颗粒气凝胶中的纳米孔中，这样的量子点表面可以不用结合长碳链的配体，从而提高了载流子在量子点中的迁移率；当量子点被束缚在气凝胶纳米孔洞中时，会形成一个个独立的空间，由于纳米孔洞的尺寸很小，进一步增强了量子限域，使电子得到约束，从而使量子点的发光性能得到提高。因此，这样的复合材料可以提高量子点的载流子传输能力和量子点的发光强度。

【技术实现步骤摘要】
复合材料及其制备方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种复合材料及其制备方法。
技术介绍
量子点由于量子效应的存在，具有独特的光、电、热等性能，应用越来越广泛。然而在实际应用过程中，为了使量子点的光电特性能够得到更好的发挥，常常将其与其他材料如聚合物、无机纳米粉体等进行复合，制成功能纳米复合材料。量子点与其他材料复合的效果是实现原材料的性能互补，并产生叠加效果，从而具备一些新的独特功能，实现功能间的集成。在半导体量子点溶液中，由于合成的要求，需要加入大量的有机配体保护量子点，使其能够稳定存在于溶液中，并共功能化。但是，由于这些有机配体覆盖在量子点表面形成一层绝缘层，这阻碍了颗粒间的电荷转移作用。半导体量子点中载流子浓度和类型受到其表面引入的原子、离子或者配体的影响。对于载流子来说，由于量子点外部长碳链配体分子的存在，使载流子在量子点之间传输时要克服较大的隧道势垒；而且对于配体来说，长期受到空气中的水氧影响容易发生断裂、脱落而影响器件效果。当将量子点制备成薄膜时，溶剂蒸发过后，在衬底形成薄膜，在此过程中由于配体与溶剂的相容性导致咖啡环效应的存在，使薄膜不均匀，进而影响器件的效率。而当利用高分子聚合物包裹量子点制备成的薄膜，在电致发光长期使用过程中可能会导致高分子聚合物发生不可逆的老化。因此，现有技术有待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合材料及其制备方法，旨在解决现有量子点的载流子传输能力和发光强度的综合效果不理想的技术问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术一方面提供一种复合材料，所述复合材料包括纳米颗粒气凝胶和分散在所述纳米颗粒气凝胶中的量子点。本专利技术提供的复合材料，包括纳米颗粒气凝胶和分散在所述纳米颗粒气凝胶中的量子点。气凝胶是一种具有空间网状结构的固体材料，而本专利技术复合材料中的量子点能以配体覆盖率低的形式分散在纳米颗粒气凝胶中的纳米孔中，这样的量子点表面可以不用结合长碳链的配体，从而提高了载流子在量子点中的迁移率；当量子点被束缚在气凝胶纳米孔洞中时，会形成一个个独立的空间，由于纳米孔洞的尺寸很小，进一步增强了量子限域，使电子得到约束(相当于钝化了量子点表面)，从而使量子点的发光性能得到提高。因此，这样的复合材料可以提高量子点的载流子传输能力和量子点的发光强度。本专利技术另一方面提供一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：提供量子点和纳米颗粒胶体溶液；其中，所述量子点表面结合含有巯基的第一配体，所述纳米颗粒胶体溶液中的纳米颗粒表面结合含有巯基的第二配体；将所述量子点、氧化剂与所述纳米颗粒胶体溶液混合，得到含有量子点的水凝胶；得到含有量子点的水凝胶；将所述含有量子点的水凝胶进行干燥处理，得到所述复合材料。本专利技术提供的复合材料的制备方法中，将结合有第一配体的量子点溶于纳米颗粒胶体溶液中，而纳米颗粒胶体溶液中的纳米颗粒表面结合有第二配体，在氧化剂的作用下会解络量子点和纳米颗粒表面各自的含有巯基的第一配体和第二配体，这样使量子点表面产生活性位点从而与相邻的纳米颗粒结合，形成水凝胶，最后将含有该量子点的水凝胶干燥处理得到纳米颗粒气凝胶，此时量子点分散在所述纳米颗粒气凝胶的纳米孔中。该制备方法工艺简单，成本低，最终得到的复合材料可以提高量子点的载流子传输能力和量子点的发光强度。最后，本专利技术提供另一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：提供量子点和气凝胶前驱体；所述气凝胶前驱体为氧化铝纳米颗粒气凝胶前驱体或二氧化硅纳米颗粒气凝胶前驱体；将所述量子点和所述气凝胶前驱体溶于溶剂中，得到含有量子点的水凝胶；将所述含有量子点的水凝胶进行干燥处理，得到所述复合材料。本专利技术提供的该制备方法，用于以二氧化硅纳米颗粒气凝胶或氧化铝纳米颗粒气凝胶为载体的复合材料的制备，该制备方法中可以直接将量子点和这两类气凝胶前驱体充分溶解在溶剂中，就可以得到含有量子点的水凝胶，无需氧化剂进行解络配体，最终得到的复合材料也能提高量子点的载流子传输能力和量子点的发光强度。附图说明图1为本专利技术实施例的一种复合材料的制备方法流程图；图2为本专利技术实施例的另一种复合材料的制备方法流程图。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。一方面，本专利技术实施例提供了一种复合材料，所述复合材料包括纳米颗粒气凝胶和分散在所述纳米颗粒气凝胶中的量子点。本专利技术实施例提供的复合材料，包括纳米颗粒气凝胶和分散在所述纳米颗粒气凝胶中的量子点。气凝胶是一种具有空间网状结构的固体材料，而本专利技术实施例的复合材料中的量子点能以配体覆盖率低的形式的分散在纳米颗粒气凝胶中的纳米孔中，这样的量子点表面可以不用结合长碳链的配体，从而提高了载流子在量子点中的迁移率；当量子点被束缚在气凝胶纳米孔洞中时，会形成一个个独立的空间，由于纳米孔洞的尺寸很小，进一步增强了量子限域，使电子得到约束(相当于钝化了量子点表面)，从而使量子点的发光性能得到提高。因此，这样的复合材料可以提高量子点的载流子传输能力和量子点的发光强度。如果量子点表面有长碳链配体分子的存在，会使载流子在量子点之间传输时要克服较大的隧道势垒，从而降低了载流子的传输能力。如果将量子点表面配体去除，可以一定程度的提高载流子的传输能力，但是由于缺少了表面配体对量子点的钝化，其发光性能大幅度降低。而本专利技术实施例的复合材料中，纳米颗粒气凝胶的存在即可克服这一缺陷。进一步地，本专利技术实施例提供的复合材料，所述纳米颗粒气凝胶与所述量子点的质量比为1：(0.02-0.08)；即1g纳米颗粒气凝胶中可以负载约20-80mg的量子点，这样对量子点的载流子传输能力和发光强度效果更佳。更优选地，所述气凝胶中的纳米颗粒粒径为20-60nm。进一步地，本专利技术实施例提供的复合材料，所述量子点选自IV族单质量子点、Ⅱ-Ⅵ族量子点、Ⅲ-Ⅴ族量子点、Ⅳ-Ⅵ族量子点和钙钛矿量子点中的至少一种；具体地，所述的量子点包括CdSe、ZnSe、PbSe、CdTe、ZnO、InP、GaN、GaP、AlP、InN、ZnTe、InAs、GaAs、CaF2、CdZnS、CdZnSe、CdSeS、PbSeyS、ZnCde、CdS/ZnS、CdZnS/ZnS、CdZnSe/ZnSe、CdSeS/CdSeSy/CdS、CdSe/CdZnSe/CdyZnSe/ZnSe、CdZnSe/CdZnSe/ZnSe、CdS/CdZnS/CdZnS/ZnS、NaYF4、NaCdF4、CdZnSeyS、CdSe/ZnS、CdZnSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、CdSe/ZnSe/ZnS等。所述纳米颗粒气凝胶选自二氧化硅纳米颗粒气凝胶、氧化铝纳米颗粒气凝胶、石墨烯纳米颗粒气凝胶、金纳米颗粒气凝胶和和银纳米颗粒气凝胶中的任意一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括纳米颗粒气凝胶和分散在所述纳米颗粒气凝胶中的量子点。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括纳米颗粒气凝胶和分散在所述纳米颗粒气凝胶中的量子点。


2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述量子点选自IV族单质量子点、Ⅱ-Ⅵ族量子点、Ⅲ-Ⅴ族量子点、Ⅳ-Ⅵ族量子点和钙钛矿量子点中的至少一种；和/或，
所述纳米颗粒气凝胶选自二氧化硅纳米颗粒气凝胶、氧化铝纳米颗粒气凝胶、石墨烯纳米颗粒气凝胶、金纳米颗粒气凝胶和银纳米颗粒气凝胶中的任意一种。


3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纳米颗粒气凝胶为二氧化硅纳米颗粒气凝胶，且所述量子点为CdSe/ZnSe/ZnS量子点；或者，
所述纳米颗粒气凝胶为氧化铝纳米颗粒气凝胶，且所述量子点为InP量子点；或者，
所述纳米颗粒气凝胶为金纳米颗粒气凝胶，且所述量子点为ZnSe量子点；或者，
所述纳米颗粒气凝胶为银纳米颗粒气凝胶，且所述量子点为CdSe量子点。


4.如权利要求1-3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述纳米颗粒气凝胶与所述量子点的质量比为1：(0.02-0.08)；和/或，
所述纳米颗粒气凝胶中纳米颗粒的粒径为20-60nm。


5.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供量子点和纳米颗粒胶体溶液；其中，所述量子点表面结合含有巯基的第一配体，所述纳米颗粒胶体溶液中的纳米颗粒表面结合含有巯基的第二配体；
将所述量子点、氧化剂与所述纳米颗粒胶体溶液混合，得到含有量子点的水凝胶；
将所述含有量子点的水凝胶进行干燥处理，得到所述复合材料。

【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