一种量子点复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种量子点复合材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将量子点溶液与介孔材料混合，经超声排空气处理得到混合溶液；(2)将步骤(1)得到的混合溶液与多支链配体材料混合，搅拌后加入聚合物材料得到所述量子点复合材料，本发明专利技术引入多支链配体对量子点与外壳材料之间间隙进行填充，利用空间位阻将量子点固定在壳体内部，防止“泄露”，在介孔材料表面包覆疏水性聚合物可以进一步封堵孔洞，提高外壳致密性，隔水隔氧，提高稳定性。提高稳定性。提高稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种量子点复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于量子点合成
，涉及一种量子点复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]CsPbX3(X＝Br/I/Cl)钙钛矿量子点(PQDs)因其优异的光电特性在众多领域有着广泛的应用。但是钙钛矿量子点本身是离子晶体，对外界环境非常敏感，容易受到水氧、温度和光照的影响而分解，大大降低其发光效率。
[0003]CN110511739A公开了一种丙烯酸类聚合物包覆量子点的制备方法，所述制备方法为：将量子点分散液与丙烯酸类单体混合、反应，得到所述丙烯酸类聚合物包覆量子点。其所述包覆剂和量子点直接结合效果不好，间隙较大。
[0004]CN112143493A公开了一种硫化锌或硒化锌包覆型钙钛矿量子点的制备方法、含其的量子点器件。该制备方法包括：S1，将卤化锌、脂肪胺和酸进行卤素前体制备反应，得到含卤化铵和锌盐的第一混合液；S2，将羧酸铅和羧酸铯、第一VI族前体及有机溶剂进行反应，得到第二混合液；S3，将第一混合液和第二混合液混合并反应，得到含薄层硫化锌或薄层硒化锌至少部分包覆的钙钛矿量子点的第三混合液；S4，向第三混合液中依序加入羧酸锌前体、第二VI族前体反应，得到硫化锌或硒化锌包覆型钙钛矿量子点。其所述方法使用硫化锌或硒化锌包覆型钙钛矿量子点，核壳之间不能有效连接，导致材料稳定性差。
[0005]上述方案所述包覆量子点的工艺，形成了以介孔材料为壳，量子点为核的核壳结构，核壳之间间隙较大，并无有效连接，因此外壳材料无法起到稳固晶格作用，在蓝光和干热环境下，内部的量子点表面配体无法避免脱落失效问题，稳定性差，量子点填入后外壳材料并无充分闭合，量子点易从孔内“泄露”出来，无法起到保护作用。

技术实现思路

[0006]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，本专利技术引入多支链配体对量子点与外壳材料之间间隙进行填充，利用空间位阻将量子点固定在壳体内部，防止“泄露”，在介孔材料表面包覆疏水性聚合物可以进一步封堵孔洞，提高外壳致密性，隔水隔氧，提高稳定性。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种量子点复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0009](1)将量子点溶液与介孔材料混合，经超声排空气处理得到混合溶液；
[0010](2)将步骤(1)得到的混合溶液与填充材料混合，搅拌后加入聚合物材料搅拌得到所述量子点复合材料；
[0011]步骤(2)所述填充材料包括多支链配体材料。
[0012]本专利技术在已合成的量子点溶液中加入介孔材料，超声排出孔内空气，搅拌使量子点进入微孔内。其次，在该溶液内加入短的多支链配体，该配体进入介孔材料内部，稳固量
子点晶格。最后，加入聚苯乙烯等聚合物在介孔材料表面作为保护层的同时进一步堵住孔洞，将量子点完全封装在介孔材料内部，达到提高稳定性的目的。
[0013]首先，本专利技术利用超声波的空化作用排除介孔材料的孔内空气：具体来说，在进行超声时，超声波作用于液体可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。其次，孔内负压为量子点进入孔道提供动力孔内的空气被排除，形成负压，从而将带有长链的量子点吸进孔洞内。当超声停止，溶液内部体系趋于稳定时，比孔道小的量子点容易“溢出”。最后，相比于带有长链的量子点，短链的配体更容易进入孔洞，此时认为加入短链配体后，介孔材料内外的短链配体分布浓度是一样的。再在介孔材料表面涂覆一层疏水性聚合物，封住孔洞，进一步提高量子点的水氧稳定性。
[0014]优选地，所述多支链配体材料支链的数目为M，每个支链上的碳原子数为N，其中，M≥3，1≤N≤10。
[0015]优选地，所述多支链配体材料包括含有羧酸、氨基、羟基、巯基、磷酸根或磺酸根基团的有机物中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述多支链配体材料包括四辛基溴化铵、三辛基磷、三辛基氧化磷、3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷或三丁胺中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]优选地，所述填充材料包括水氧阻隔材料。
[0018]优选地，所述水氧阻隔材料包括纳米金、纳米银或纳米铂中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]优选地，步骤(1)所述量子点包括钙钛矿量子点、Cd系量子点或无Cd量子点中的任意一种或至少两种的组合，优选为钙钛矿量子点。
[0020]优选地，所述钙钛矿量子点的化学式为FA
a
MA
b
Cs1‑
a
‑
b
Pb1‑
c
‑
d
‑
e
‑
f
Zn
c
Cd
d
Cu
e
Mg
f
Cl
m
Br
n
I3‑
m
‑
n
，其中FA为甲咪，MA为甲胺，0≤a≤1，0≤b≤1，a+b≤1，0≤c≤1，0≤d≤1，0≤e≤1，0≤f≤1，c+d+e+f≤1，0≤m≤3，0≤n≤3，m+n≤3。
[0021]优选地，所述钙钛矿量子点包括CsPbBr3钙钛矿量子点。
[0022]优选地，所述Cd系量子点包括CdS、CdSe或CdTe中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]优选地，所述无Cd量子点包括InP、PbS或碳点中的任意一种或至少两种的组合。
[0024]优选地，所述钙钛矿量子点包括CsPbBr3钙钛矿量子点。
[0025]优选地，所述量子点的合成方法包括室温反溶剂法、热注入法、溶剂热法、超声法、卤素交换法或物理研磨法中的任意一种或至少两种的组合，优选为室温反溶剂法。
[0026]优选地，步骤(1)所述介孔材料包括介孔二氧化硅、介孔二氧化钛、二氧化锌材料、分子筛或金属有机骨架化合物中的任意一种或至少两种的组合。
[0027]优选地，所述介孔材料的孔径为10～80nm，例如：10nm、20nm、40nm、60nm或80nm等。
[0028]优选地，所述介孔材料包括20～50nm的介孔二氧化硅。
[0029]优选地，步骤(1)所述混合溶液中所述介孔材料的质量浓度为0.01～0.03g/mL，例如：0.01g/mL、0.015g/mL、0.02g/mL、0.025g/mL或0.03g/mL等。
[0030]优选地，所述超声排空气处理的时间为2～10min，例如：2min、4min、6min、8min或10min等。
[0031]优选地，步骤(2)所述填充材料和量子点的摩尔比为1:(0.5～2)，例如：1:0.5、1:
0.6、1:1、1:1.5或1:2等。
[0032]优选地，步骤(2)所述聚合物材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子点复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将量子点溶液与介孔材料混合，经超声排空气处理得到混合溶液；(2)将步骤(1)得到的混合溶液与填充材料混合，搅拌后加入聚合物材料搅拌得到所述量子点复合材料；步骤(2)所述填充材料包括多支链配体材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多支链配体材料支链的数目为M，每个支链上的碳原子数为N，其中，M≥3，1≤N≤10；优选地，所述多支链配体材料包括含有羧酸、氨基、羟基、巯基、磷酸根或磺酸根基团的有机物中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述多支链配体材料包括四辛基溴化铵、三辛基磷、三辛基氧化磷、3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷或三丁胺中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述填充材料包括水氧阻隔材料；优选地，所述水氧阻隔材料包括纳米金、纳米银或纳米铂中的任意一种或至少两种的组合。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述量子点包括钙钛矿量子点、Cd系量子点或无Cd量子点中的任意一种或至少两种的组合，优选为钙钛矿量子点；优选地，所述钙钛矿量子点的化学式为FA
a
MA
b
Cs1‑
a
‑
b
Pb1‑
c
‑
d
‑
e
‑
f
Zn
c
Cd
d
Cu
e
Mg
f
Cl
m
Br
n
I3‑
m
‑
n
，其中FA为甲咪，MA为甲胺，0≤a≤1，0≤b≤1，a+b≤1，0≤c≤1，0≤d≤1，0≤e≤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，张健，韩磊，宋挺辉，请求不公布姓名，郑策，
申请(专利权)人：无锡极电光能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：