[發明專利]一種高性能量子點-聚合物熒光納米復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010104770.2
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN101759946A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 周立;高超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08L33/12
• 分類號: C08L33/12;C08L33/14;C08L29/04;C08L25/06;C08L33/26;C08L77/02;C08L77/06;C08L23/06;C08L23/12;C08L67/02;C08K3/36;C08K3/30;C08K9/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及的是無機-聚合物納米復合材料領域，具體是一種高性能量子點-聚合物熒光納米復合材料及其制備方法

背景技術

量子點由于其獨特的尺寸依賴發光性能，寬的激發峰和窄的發射峰等特點在生物標記，光學器件，太陽能電池等方面得到了廣泛的應用。但是量子點的表面很脆弱容易在使用過程中被破壞而導致失去發光性能，將量子點與聚合物復合既可以保持量子點的特性又能具有良好的加工性能和力學性能(J.Mater.Chem.，2008，18，214-220；J.Am.Chem.Soc.2007，129，12828-12833；Langmuir2007，23，850-854)。當前有關量子點與聚合物的復合已有較多報道，但這些報道都側重于量子點與聚合物復合后的發光性能，對于復合后量子點對聚合物力學性能的影響至今沒有見報道(Chem.Mater.2004，16，1240-1243；Chem.Mater.2007，19，2930-2936；Macromolecules?2002，35，8400-8404)。毫無疑問，復合材料的力學性能對于其實際應用是非常重要的。由于量子點的尺寸較小，本身就是一種良好的無機納米添加劑，有望添加到聚合物中后得到一種既具有高力學性能又具有發光性能的高性能量子點-聚合物熒光納米復合材料。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種高性能量子點-聚合物熒光納米復合材料及其制備方法，該量子點-聚合物納米復合材料既具有高力學性能又具有優異的發光性能。

高性能量子點-聚合物熒光納米復合材料由聚合物和具有熒光性能的二氧化硅雜化的量子點組成。其所述的量子點為硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、硫化鋅、硒化鋅、碲化鋅或硫化鉛。其所述的聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、尼龍6、尼龍66、尼龍610、聚乙烯、聚丙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯。

高性能量子點-聚合物熒光納米復合材料的制備方法為：

先把1g聚合物用溶劑溶解或將加熱到熔融狀態，再加入0.0002～0.08g粒徑為5～30納米的未修飾的或用硅烷偶聯劑修飾好的二氧化硅雜化的量子點，攪拌2min～24hr后，除去溶劑或自然冷卻，得到量子點-聚合物納米復合材料。

所述的硅烷偶聯劑為3-巰基丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷或甲基丙稀酸-3-(三甲氧基硅基)丙酯。其所述的未修飾的或用硅烷偶聯劑修飾好的二氧化硅雜化的量子點與聚合物的質量比為0.05～4∶100。

本發明所制備的量子點-聚合物納米復合材料用紫外光譜儀測試了其吸收和透過性能，用熒光光譜儀測試了其發光性能，用透射電子顯微鏡測試了量子點在聚合物中的分散性，用萬能試驗機對力學性能進行了測試。結果表明所得到的量子點-聚合物納米復合材料具有優異的發光性能和力學性能。與相應的純聚合物相比，添加的二氧化硅雜化的量子點對聚合物的透明性幾乎沒有影響，拉伸斷裂強度和楊氏模量都有很大提高，斷裂伸長率沒有明顯的降低甚至有所增加。該高力學性能且能發光的量子點-聚合物納米復合材料在顯示材料，發光器件和防偽材料等方面有很好的應用前景，另外由于其制備方法簡單，在替代傳統的聚合物材料方面也有很大的潛力。

附圖說明

圖1是聚甲基丙烯酸甲酯中添加8wt％的甲基丙稀酸-3-(三甲氧基硅基)丙酯修飾的粒徑為12納米的二氧化硅雜化的碲化鎘量子點后所得薄膜的透射電子顯微鏡圖。

圖2是聚苯乙烯中添加含量為0wt％，0.15wt％或0.5wt％的丙基三乙氧基硅烷修飾的粒徑為20納米的二氧化硅雜化的硒化鎘量子點后測試得到的應力-應變曲線。

圖3是聚乙烯醇中添加含量為0wt％，0.25wt％或0.5wt％未修飾的粒徑為8納米的二氧化硅雜化的碲化鎘量子點后測試得到的應力-應變曲線。

圖4是聚甲基丙烯酸甲酯中添加含量為0.1wt％，0.2wt％，0.5wt％或1.0wt％十八烷基三氯硅烷修飾的粒徑為13納米的二氧化硅雜化的硒化鎘量子點后測試得到的熒光光譜圖。

具體實施方式

本發明所述的未修飾的二氧化硅雜化的量子點參照我們已申請的專利(專利申請號：CN?200910156964.4)制備。本發明所述的用硅烷偶聯劑修飾的二氧化硅雜化的量子點按如下方法制備：