[发明专利]氧化锌纳米颗粒稳定溶液、氧化锌-聚合物纳米复合材料稳定溶液及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种氧化锌纳米颗粒稳定溶液、氧化锌‑聚合物纳米复合材料稳定溶液及其制备与应用。所述氧化锌纳米颗粒稳定溶液中包含有氧化锌纳米颗粒和稳定剂；所述稳定剂为低沸点胺。本发明通过在溶液中添加低沸点胺作为稳定剂，可以在环境条件下将分散良好的氧化锌纳米颗粒和纳米复合材料有效地保持在溶液中数天。其中低沸点胺，如丙胺、丁胺、异丁胺等，可以在室温条件下自解离为较小的有机化合物，这些有机化合物在室温条件下易于在空气中蒸发。当纳米复合材料沉积到基材上时，低沸点胺可自解离从而完全除去，得到性能良好的稳定的纳米复合材料薄膜。

技术领域

本发明属于材料化学领域。更具体的，涉及一种氧化锌纳米颗粒稳定溶液、氧化锌-聚合物纳米复合材料稳定溶液及其制备与应用。

背景技术

金属氧化物-聚合物复合材料在光电子工业中得到了广泛的关注。一个很好的例子是氧化锌-P3HT复合材料。P3HT是一种昂贵的半导体聚合物，在电子领域得到了很好的研究，而金属氧化物的获得成本更低，但具有更少的独特性能。因此，金属氧化物-聚合物复合材料可以为制造廉价、性能良好的装置提供成本有效的解决方案，具有独特的功能和方面。

美国专利US20070004840公开了一种纳米氧化锌-聚合物纳米复合物及其制备方法，在溶液中合成氧化锌纳米颗粒-聚合物复合物。得到的复合物为固体，使用时直接热压复合物得到透明膜。但是其中限定氧化锌纳米颗粒的平均直径为1-20nm，还声称仅限于氧化锌，且并未显示溶液稳定的证据。

美国专利US20120091406描述了一种制造纳米晶体包裹在金属氧化物上并被低聚物钝化的方法。我们提出的发明的不同之处在于金属氧化物-聚合物复合材料不采用这种包裹布置。在专利WO2015095154中，要求保护一种研磨清洁方法，其中清洁剂是用金属氧化物包裹的聚合物芯。我们提出的发明与此不同，因为它没有采取这种特定的安排。加拿大专利CA2301625还描述了阳极氧化方法，其中金属表面被阳极氧化，并且聚合物层在其上沉积以形成复合膜。

Ushakov等已经报道了对乙烯基质中金属氧化物纳米粒子的研究。Polonskyi等还类似地研究了金属氧化物-聚合物复合材料，其中金属氧化物膜嵌入已经等离子体聚合的聚合物基质中。

溶液处理的金属氧化物纳米颗粒可以在惰性环境中相当稳定。另一方面，金属氧化物-聚合物复合材料溶液易于大规模聚集，这极大地妨碍了由这种复合材料溶液制造的器件的性能。为了保持金属氧化物-聚合物或(无机-有机)复合装置的优异性能，金属氧化物-聚合物基质的纳米复合材料必须在加工前很好地分散在溶液中。如果能够实现这一点，可以制造无机-有机纳米复合材料器件，其性能优于纯有机和纯无机器件。

金属氧化物溶液在不添加稳定剂的时候容易团聚而分布不均匀形成沉淀，导致旋涂的薄膜不均匀不平整，影响不同夹层的接触而降低器件的性能和效率。添加了稳定剂之后溶液可以在较长的时间维持均匀的状态，和聚合物混合后更易于得到均匀的复合溶液。

发明内容

基于以上背景技术，本发明提供一种氧化锌纳米颗粒稳定溶液、氧化锌-聚合物纳米复合材料稳定溶液及其制备与应用。本发明通过使用简单的添加剂来稳定溶液分散的金属氧化物纳米颗粒和聚合物的混合物，可以制备和稳定金属氧化物和聚合物的纳米复合材料，而无需复杂或高温工艺。在纳米复合材料基质中使用低沸点胺确保不需要后处理退火工艺。其中金属氧化物纳米颗粒最为常用的为氧化锌纳米颗粒，本领域技术人员容易理解的，金属氧化物纳米颗粒还可以为其他纳米颗粒，本发明对此不作限定。

低沸点胺在室温下会自行分解成较小的有机化合物，这些有机化合物将在室温下蒸发。因此，从所提出的稳定基质制造纳米复合材料装置变得既方便又经济有效，非常适合扩展到工业生产中。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种氧化锌纳米颗粒稳定溶液，所述氧化锌纳米颗粒稳定溶液中包含有氧化锌纳米颗粒和稳定剂；所述稳定剂为低沸点胺。