一种量子点复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种量子点复合材料及其制备方法，包括：核，所述核的材料为上转换荧光纳米材料；间隔层，所述间隔层包覆所述核；量子点，所述量子点结合在所述间隔层表面，所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率。本发明专利技术在所述上转换荧光纳米材料和所述量子点中间加入所述间隔层是为了避免所述量子点和所述上转换荧光纳米材料直接接触而产生有损耗的表面波。通过红外光激发上转换荧光纳米材料，利用上转换荧光纳米材料的上转换作用，将红外光转变为可见辐射，利用能量传递作用激发量子点发光，以达到红外光激发量子点发光的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种量子点复合材料及其制备方法
本专利技术涉及量子点领域，尤其涉及一种量子点复合材料及其制备方法。
技术介绍
量子点用作一种品质优良的新型纳米材料，被广泛地应用于物理、化学和生物医学等领域，特别是在照明、显示、激光以及生物传感器等领域的研究。由于量子点尺寸小于其体材料的激子波尔半径，具有强的量子尺寸效应，随着尺寸的减小其电子结构由体材料的准连续能带结构变成类似原子的分立能级结构，同时能隙变宽、发光蓝移，通过改变量子点的尺寸和组分可以精确地调控量子点的发光颜色。量子点具有连续分布的激发光谱，只要短于发射峰10nm以下的任何波长均可被用于激发荧光。目前应用于量子点激发的光谱范围已由紫外光区域延伸至可见光区域。然而，能被红外光有效激发的量子点材料未见报道。再者，量子点属于亚稳材料，其较大的比表面积、高的表面能和较差的环境稳定性导致氧化和光热退化。量子点材料投入在器件中应用时，强光辐照情况下必然会对量子点的荧光性能产生影响。研究表明，紫外辐照会增加热激发过程，如光氧化和熟化/烧结，使量子点发光强度降低、发射峰偏移。这是因为（1）在量子点表面产生的电子空穴发生化学反应，在表面形成缺陷；（2）通过光子吸收使平均温度高于50摄氏度，产生局部、短暂的高温点，使量子点发生团聚。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，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，旨在解决现有直接利用紫外光激发量子点导致量子点表面氧化、局部烧结等现象，及现有红外光无法激发量子点发光的问题。本专利技术的技术方案如下：一种量子点复合材料，其中，包括：核，所述核的材料为上转换荧光纳米材料；间隔层，所述间隔层包覆所述核；量子点，所述量子点结合在所述间隔层表面，所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率。所述的量子点复合材料，其中，所述间隔层由2-10层子材料层叠形成，所述间隔层的总厚度记为d，d为5-20nm，优选的d为5-15nm。所述用作核材料的上转换荧光纳米材料为激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，所述激活剂选自Tm3+、Er3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Ho3+、Ti2+、Cr3+、Ni2+、Mo3+、Re4+和Os4+等中的一种或多种；进一步的，所述用作核材料的上转换荧光纳米材料为激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，所述激活剂选自Tm3+、Er3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Ho3+、Ti2+、Cr3+、Ni2+、Mo3+、Re4+和Os4+等中的一种或多种；所述敏化剂为Yb3+。所述的量子点复合材料，其中，所述用作核材料的激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料中，所述上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种；所述用作核材料的的激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料中，所述上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种。进一步的，所述氟化物上转换荧光纳米材料基质材料选自NaYF4、NaGaF4、CaF2、NaSrF4、BaY2F4、LiYF4、ScYF4、NaLnF4、SrF2、BaF2、MnF2和Cs2GeF6中的一种。进一步的，所述氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自Y2O3、ZrO2、TiO2、Gd2O3、In2O3、SrY2O4、TeO2、Al2O3、ZnO2、Lu2O3、Er2O3、Eu2O3、CeO2和La2O3中的一种。进一步的，所述复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自LiNbO3、Ln2BaZnO2、ALn(MoO4)2、GdVO4、YVo4、CaZrO3、CaSc2O4、KLu(WO4)2、CaCs2O4、CaMoO4、BaTiO3、Y2Ti2O7、Y2Si2O7、Y2SiO5、Gd3Ga5O12、Y3Al5O12和Y2CaGe4O12中的一种。所述的量子点复合材料，其中，所述量子点选自CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、PbSe、PbS、CdTe、ZnO、MgO、CeO2、NiO、TiO2、InP、CaF2、CdZnS、CdZnSe、CdSeS、PbSeS、ZnCdTe、CdS/ZnS、CdZnSe/ZnSe、CdSeS/CdSeS/CdS、CdSe/CdZnSe/CdZnSe/ZnSe、CdZnSe/CdZnSe/ZnSe、CdZnS/ZnS、CdS/CdZnS/CdZnS/ZnS、CdZnSeS、CdSe/ZnS、CdZnSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、CdSe/ZnSe/ZnS、CdZnSe/CdZnS/ZnS和InP/ZnS中的一种或多种。所述的量子点复合材料，其中，用作所述间隔层的材料为上转换荧光纳米材料基质材料。所述的量子点复合材料，其中，用作所述间隔层的材料的所述上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种。所述的量子点复合材料，其中，用作所述间隔层的材料的所述氟化物上转换荧光纳米材料基质材料选自NaYF4、NaGaF4、CaF2、NaSrF4、BaY2F4、LiYF4、ScYF4、NaLnF4、SrF2、BaF2、MnF2和Cs2GeF6中的一种或多种。所述的量子点复合材料，其中，用作所述间隔层的材料的所述氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自Y2O3、ZrO2、TiO2、Gd2O3、In2O3、SrY2O4、TeO2、Al2O3、ZnO2、Lu2O3、Er2O3、Eu2O3、CeO2和La2O3中的一种或多种。所述的量子点复合材料，其中，用作所述间隔层的材料的所述复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自LiNbO3、Ln2BaZnO2、ALn(MoO4)2、GdVO4、YVo4、CaZrO3、CaSc2O4、KLu(WO4)2、CaCs2O4、CaMoO4、BaTiO3、Y2Ti2O7、Y2Si2O7、Y2SiO5、Gd3Ga5O12、Y3Al5O12和Y2CaGe4O12中的一种或多种。所述的量子点复合材料，其中，所述间隔层由2-10层子材料层层叠形成，所述各子材料层的材料独立地选自氧化物材料、上转换荧光纳米材料基质材料和聚合物材料中的两种或三种。优选的，其中，包覆所述核的第一层子材料层的材料为上转换荧光纳米材料基质材料，第二层子材料包覆所述第一层子材料层，每种在后的子材料层包覆在前的子材料层，形成所述间隔层，所述第二层子材料层至最后一层子材料层的材料独立地选自氧化物材料、上转换荧光纳米材料基质材料或聚合物材料。一种量子点复合材料的制备方法，其中，包括步骤：提供一种核颗粒，所述核颗粒的材料为上转换荧光纳米材料；在所述核颗粒表面包覆形成所述间隔层；采用表面修饰剂对所述纳米材料颗粒进行表面修饰，得到表面修饰剂的所述纳米材料颗粒；将分散有表面修饰剂的所述纳米材料颗粒的溶液与量子点溶液混合，使量子点结合在所述间隔层表面，得到所述量子点复合材料；所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点复合材料，其特征在于，包括：核，所述核的材料为上转换荧光纳米材料；间隔层，所述间隔层包覆所述核；量子点，所述量子点结合在所述间隔层表面；其中，所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率。

【技术特征摘要】
1.一种量子点复合材料，其特征在于，包括：核，所述核的材料为上转换荧光纳米材料；间隔层，所述间隔层包覆所述核；量子点，所述量子点结合在所述间隔层表面；其中，所述间隔层用于降低所述上转换荧光纳米材料向所述量子点传递能量时的非辐射衰减速率。2.根据权利要求1所述的量子点复合材料，其特征在于，所述间隔层的总厚度记为d，d为5-20nm。3.根据权利要求2所述的量子点复合材料，其特征在于，d为5-15nm。4.根据权利要求3所述的量子点复合材料，其特征在于，d为8-12nm。5.根据权利要求1所述的量子点复合材料，其特征在于，所述间隔层由2-10层子材料层层叠形成。6.根据权利要求1所述的量子点复合材料，其特征在于，所述量子点选自CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、PbSe、PbS、CdTe、ZnO、MgO、CeO2、NiO、TiO2、InP、CaF2、CdZnS、CdZnSe、CdSeS、PbSeS、ZnCdTe、CdS/ZnS、CdZnSe/ZnSe、CdSeS/CdSeS/CdS、CdSe/CdZnSe/CdZnSe/ZnSe、CdZnSe/CdZnSe/ZnSe、CdZnS/ZnS、CdS/CdZnS/CdZnS/ZnS、CdZnSeS、CdSe/ZnS、CdZnSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、CdSe/ZnSe/ZnS、CdZnSe/CdZnS/ZnS和InP/ZnS中的一种或多种。7.根据权利要求1至6任一项所述的量子点复合材料，其特征在于，用作所述核的上转换荧光纳米材料为激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料；或者用作所述核的所述上转换荧光纳米材料为激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料。8.根据权利要求7所述的量子点复合材料，其特征在于，用作所述核的激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料中，所述上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种；或者用作所述核的激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料中，所述上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种。9.根据权利要求8所述的量子点复合材料，其特征在于，所述氟化物上转换荧光纳米材料基质材料选自NaYF4、NaGaF4、CaF2、NaSrF4、BaY2F4、LiYF4、ScYF4、NaLnF4、SrF2、BaF2、MnF2和Cs2GeF6中的一种；或所述氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自Y2O3、ZrO2、TiO2、Gd2O3、In2O3、SrY2O4、TeO2、Al2O3、ZnO2、Lu2O3、Er2O3、Eu2O3、CeO2和La2O3中的一种；或所述复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自LiNbO3、Ln2BaZnO2、ALn(MoO4)2、GdVO4、YVo4、CaZrO3、CaSc2O4、KLu(WO4)2、CaCs2O4、CaMoO4、BaTiO3、Y2Ti2O7、Y2Si2O7、Y2SiO5、Gd3Ga5O12、Y3Al5O12和Y2CaGe4O12中的一种。10.根据权利要求7所述的量子点复合材料，其特征在于，用作所述核的所述上转换荧光纳米材料为激活剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，其中，所述激活剂选自Tm3+、Er3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Ho3+、Ti2+、Cr3+、Ni2+、Mo3+、Re4+和Os4+中的一种或多种；或者用作所述核的所述上转换荧光纳米材料为激活剂和敏化剂掺杂的上转换荧光纳米材料基质材料，其中，所述激活剂选自Tm3+、Er3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Ho3+、Ti2+、Cr3+、Ni2+、Mo3+、Re4+和Os4+中的一种或多种；所述敏化剂为Yb3+。11.根据权利要求1至6任一项所述的量子点复合材料，其特征在于，所述间隔层与所述量子点结合的表面结合有表面修饰剂。12.根据权利要求11所述的量子点复合材料，其特征在于，所述表面修饰剂选自含巯基的有机配体、含胺基的有机配体、羧酸及羧酸衍生物有机配体和双亲聚合物中的一种或多种。13.根据权利要求12所述的量子点复合材料，其特征在于，所述含巯基的有机配体选自苄硫醇、巯基乙酸和巯基丙酸中的一种或多种；所述含胺基的有机配体选自乙二胺、十八烷基-对乙烯苄基-二甲基氯化铵、N,N-二甲基苄胺、L-半胱氨酸、还原型谷胱甘肽和牛血清蛋白中的一种或多种；所述羧酸及羧酸衍生物有机配体选自甲基六氢邻笨二甲基酸酐、邻笨二甲酸酐、聚丙烯酸钠和聚（丙烯酸-马来酸酐）中的一种或多种；所述双亲聚合物可以为聚乙烯吡咯烷酮、聚二甲基硅氧烷（PMDS）、聚乙烯亚胺、胺基封端的聚乙二醇、磺基聚苯胺中的一种或多种。14.根据权利要求1、2、3、4、6、8、9、10、12或13任一项所述的量子点复合材料，其特征在于，用作所述间隔层的材料为上转换荧光纳米材料基质材料。15.根据权利要求14所述的量子点复合材料，其特征在于，用作所述间隔层的材料的上转换荧光纳米材料基质材料选自氟化物上转换荧光纳米材料基质材料、氧化物上转换荧光纳米材料基质材料和复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料中的一种。16.根据权利要求15所述的量子点复合材料，其特征在于，用作所述间隔层的材料的氟化物上转换荧光纳米材料基质材料选自NaYF4、NaGaF4、CaF2、NaSrF4、BaY2F4、LiYF4、ScYF4、NaLnF4、SrF2、BaF2、MnF2和Cs2GeF6中的一种或多种；或用作所述间隔层的材料的氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自Y2O3、ZrO2、TiO2、Gd2O3、In2O3、SrY2O4、TeO2、Al2O3、ZnO2、Lu2O3、Er2O3、Eu2O3、CeO2和La2O3中的一种或多种；或用作所述间隔层的材料的复合氧化物上转换荧光纳米材料基质材料选自LiNbO3、Ln2BaZnO2、ALn(MoO4)2、GdVO4、YVo4、CaZrO3、CaSc2O4、KLu(WO4)2、CaCs2O4、CaMoO4、BaTiO3、Y2T...

【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