制备稳定且明亮的发光量子棒纳米复合材料的方法

本公开涉及一种制备量子棒纳米复合材料的方法。

背景技术：

1、对于与传统无机发光材料相比具有优异光学特性的量子点(qd)的发现引起了显示行业的革命，这不仅适用于lcd，也适用于oled显示技术。量子点背光具有非常尖锐、独立定位的蓝色、绿色和红色的峰，将显示色域提高了约30％，这大大提高了色彩多样性，使其适用于新一代超高清(4k和8k)电视。量子点led(qled)显示技术的快速商业化产生了性能改进的新型优质产品。然而，qled技术的不利之处在于其高价格和高功耗，这是由于背光单元内包含qd的单独连续膜造成的，其在嵌入显示器时导致更高的材料消耗、生产成本和光损失。从该意义上来说，片上涂层将是最有效的配置。此外，由于需要的材料量较少，它会更便宜。而且，在该情况下，在显示结构中没有使用额外的膜。简单地用qd嵌入式led替换背光led就可以达到目的。该技术的实施受到量子点热猝灭的限制，由于led芯片顶部的高温，显著降低了其效率。

2、量子棒比qd稳定得多，并且在高达160℃至200℃时没有显示出热猝灭效应。然而，有两个问题仍然阻碍了它们作为led下变频器的广泛使用。首先是量子棒的长期稳定性，作为片上配置中的下变频器，其仍然需要改进才能实际应用。尽管没有严重的热猝灭，但根据测试条件，量子棒的长期光稳定性目前被限制在数小时到数十小时的范围内。这与行业要求相差甚远，必须改进。

3、采用量子棒面临的另一个问题是在绿色、青色和蓝色区域发射的量子棒材料的复杂性和不能再现的合成。目前涉及cd2+与zn2+交换方法的方法对量子棒尺寸、cds壳厚度和表面缺陷的存在非常敏感。因此，需要高度劳动密集型的工艺才能最终合成能够进行阳离子交换反应的cdse/cds棒中点(dot-in-rod)材料。此外，在cd2+与zn2+交换反应之后，根据表面缺陷也可以随着发射fwhm(发光峰半峰处的全宽)的严重增加进行配置，并且在约350℃的温度下需要数小时才能获得发绿光(λem约520nm)产品。因此，整体重现性相当低。

4、因此，需要开发制备具有增强性能的量子棒纳米复合材料的改进方法，以解决上述缺点中的至少一些缺点。

技术实现思路

1、本文提供了一种量子棒下转换纳米复合材料及其制备方法，其解决了现有的合成挑战并提高了量子材料的光稳定性。首先，制备所需长度和宽度的cdse/cds量子棒，并将其用作进一步控制合成在任何所需波长发光的量子棒的框架。这可以通过使用催化量的金属离子催化剂，控制cd2+与zn2+的阳离子交换反应来实现，该催化剂具有软度参数小于cd2+和zn2+离子中的一个或两个并且具有高离子迁移率。此外，为了提高材料的光致发光效率和化学稳定性，根据需要通过添加锌前驱体来生长额外的zns壳。然后将所制备的量子棒与无机氧化物前驱体混合，接着在量子棒存在下形成所述无机氧化物材料，从而将量子棒封装在无机氧化物基质内。由于所形成的无机氧化物材料可以是多孔的，因此一旦获得，就可以将其与液体填料混合，并且可以通过对混合物进行多次抽真空来填充孔。最后，通过适当的方法固化液体填料。所制备的量子棒纳米复合材料具有所需的发光性质和改善的光稳定性。

2、在第一方面，本文提供了一种制备量子棒纳米复合材料的方法，该方法包括|：将cdse/cds量子棒、金属离子催化剂和锌前驱体组合，从而形成cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒，其中0≤x<1；

3、任选地纯化cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒；

4、将cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒与无机氧化物前驱体组合，从而

5、形成无机氧化物封装的cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒，其中该cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒至少部分被无机氧化物涂层封装；以及

6、任选地将无机氧化物封装的cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒与粘合剂组合，从而形成粘合剂涂覆的无机氧化物封装的cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒，并且固化粘合剂，从而形成量子棒纳米复合材料。

7、在某些实施方案中，锌前驱体是锌盐。

8、在某些实施方案中，锌前驱体是zn(o(c＝o)r1)2、zno2(p＝o)r1、zn(s(c＝s)n(r1)2)2，或其混合物，其中r1是c1至c30烷基或c3至c30环烷基。

9、在某些实施方案中，金属离子催化剂包含选自由ti2+、fe2+、ni2+、hg2+、pb2+、pd2+、cu+、cu2+、ag+和au+组成的组的金属离子。

10、在某些实施方案中，金属离子催化剂包含选自由cu+、cu2+、ag+和au+组成的组的金属离子。

11、在某些实施方案中，在组合锌前驱体之前，将金属离子催化剂与cdse/cds量子棒组合；或在组合锌前驱体之后，将金属离子催化剂与cdse/cds量子棒组合。

12、在某些实施方案中，金属离子催化剂相对于cdse/cds量子棒中的cd以0.01mol％至10mol％的量存在。

13、在某些实施方案中，无机氧化物涂层包含氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化镁、二氧化硅或其混合物。

14、在某些实施方案中，无机氧化物前驱体选自由ti(or2)4、al(or2)3、si(or2)4、全氢聚硅氮烷及其混合物组成的组，其中每个实例的r2独立地为c1-c10烷基。

15、在某些实施方案中，无机氧化物前驱体选自由异丙醇铝、四乙氧基硅烷及其混合物组成的组。

16、在某些实施方案中，将cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒与无机氧化物前驱体组合的步骤还包括组合具有以下化学结构的助剂：(r2o)3si-(ch2)na1，其中n是选自1至20的整数；并且a1是-co2h、-nh2、-po(oh)2或-sh；或者将cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒与无机氧化物前驱体组合的步骤进一步包括组合选自由碱性氢氧化物、无机盐、还原剂和吸水剂组成的组的改性剂。

17、在某些实施方案中，粘合剂是uv固化粘合剂或热固化粘合剂。

18、在某些实施方案中，粘合剂包含一种或更多种选自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、氯乙烯、丙烯腈、氰基丙烯酸酯组成的组的单体；和环氧树脂类粘合剂；或者粘合剂是选自由聚偏二氯乙烯、尼龙、乙烯-乙烯醇、聚氟乙烯和聚四氟乙烯组成的组的聚合物。

19、在某些实施方案中，在固化粘合剂之前，将粘合剂涂覆的无机氧化物封装的cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒暴露在部分真空下一次或更多次。

20、在某些实施方案中，量子棒纳米复合材料具有77％至88％的光致发光量子产率，460nm至660nm的发光波长。

21、在某些实施方案中，金属离子催化剂是乙酸亚铜(i)、乙酸银(i)、硝酸银(i)或其混合物，锌前驱体是羧酸锌(ii)、膦酸锌(ii)、二硫代氨基甲酸锌(ii)或其混合物；无机氧化物前驱体选自由ti(or2)4、al(or2)3、si(or2)4、全氢聚硅氮烷及其混合物组成的组，其中每个实例的r2独立地为c1至c10烷基；并且无机氧化物封装的cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒与粘合剂组合，其中粘合剂是uv固化粘合剂或热固化粘合剂；或者粘合剂是选自由聚偏二氯乙烯、尼龙、乙烯-乙烯醇、聚氟乙烯和聚四氟乙烯组成的组的聚合物。

22、在某些实施方案中，金属离子催化剂是乙酸亚铜(i)；锌前驱体是zn(o(c＝o)r1)，其中r1是c1至c30烷基；并且无机氧化物前驱体选自由ti(or2)4、si(or2)4、及其混合物组成的组。

23、在某些实施方案中，金属离子催化剂是乙酸亚铜(i)；锌前驱体是油酸锌；并且无机氧化物前驱体是ti(oipr)4、si(oet)4、或其混合物。

24、在某些实施方案中，粘合剂是uv固化粘合剂。

25、在某些实施方案中，在固化粘合剂之前，将粘合剂涂覆的无机氧化物封装的cdse/cdxzn1-xs/zns量子棒暴露在部分真空下一次或更多次。