[发明专利]一种量子点-高分子纳米复合材料、制备方法及应用

说明书

本发明提供一种量子点‑高分子纳米复合材料、制备方法及应用，利用脂肪酸单甲酯修饰量子点表面得到修饰量子点；将所述修饰量子点均匀分散或悬浮在丙烯酸类有机单体溶液中得到均相溶液；光照所述均相溶液发生自聚合，得到量子点‑高分子纳米复合材料，利用修饰量子点表面的自由水分子在光刺激下引发量子点的自聚合，提高了量子点‑高分子纳米复合材料的光电性能。

技术领域

本发明涉及量子点领域，特别涉及一种量子点-高分子纳米复合材料、制备方法及应用。

背景技术

量子点作为新型光学、电学性质优异的纳米材料，其在显示、生物、环境与催化方向有着广泛的应用。在许多应用场景中，量子点往往需要嵌入透明固体高分子基质中形成各种光电材料，比如用于显示领域的量子点薄膜发光板，用于光伏领域的量子点发光太阳能聚光器。单独的量子点的性能不够全面，而高分子材料不仅能额外给量子点提供优异的机械性能、可加工性，并可在一定程度上加强量子点器件的化学稳定性。因此，在过去的几十年里，量子点-高分子纳米复合材料的制备方法一直是研究热点。

然而目前为止，量子点-高分子纳米复合材料的制备方法发展缓慢。该领域内遇到的主要问题包括：(1)量子点与诸多高分子(如PMMA)的相容性差，导致量子点容易在高分子成型后团聚，而团聚会影响该复合材料对光的吸收，以及内部光、电子的传导等；(2)量子点与高分子材料结合后光学与电学性质受到影响，而这往往是原位聚合过程中引发剂或其他助剂对量子点表面产生了破坏。

引发剂或者其他助剂来引引发量子点聚合依旧是现有领域的主流技术手段，比如2022年2月21日青岛大学申请的CN114481351A采用的方案是：“向进行原位配体交换后的混合溶液中加入溶剂乙酸丁酯，加入引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀后于油浴中60～100℃加热预聚合”，再比如2022年1月04日广东工业大学申请的CN114262466A采用的方案是“将聚合物单体B和步骤(2)所得一种或多种CdTe量子点溶液混合，加入引发剂得到预聚液”。可见，目前在制备量子点材料时为了实现聚合必然会牺牲掉量子点的光学性能，进而使得量子点材料的光学性能无法得到最大程度的发挥。已有的报道仍然无法低成本地、有效地大规模制备高质量的量子点-高分子聚合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种量子点-高分子纳米复合材料、制备方法及应用，提出了一种全新的量子点表面化学修饰以解决量子点和高分子相容性差的问题，且利用量子点自身引发小分子单体聚合的方式取代传统的需要引发剂引发聚合的方式，解决了传统的量子点聚合过度依赖引发剂和助剂而导致量子点荧光淬灭的问题。

为实现以上目的，本技术方案提供一种量子点-高分子纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

利用脂肪酸单甲酯修饰量子点表面得到修饰量子点；

将所述修饰量子点均匀分散或悬浮在有机单体溶液中得到均相溶液；

光照所述均相溶液发生自聚合，得到量子点-高分子纳米复合材料。

本方案提供了一种全新的量子点表面化学修饰物，利用脂肪酸单甲酯修饰量子点表面的方式，再利用相似相容原理使修饰量子点可以很好很均匀地分散在烯烃类有机物单体溶液。

本方案选用的脂肪酸单甲酯为一端羧基、另一端为甲酯基的有机直链分子，利用脂肪酸单甲酯作为修饰量子点的有机配体的好处在于：脂肪酸单甲酯中羧基端以化学键连接在量子点上，另一端的甲酯基与溶剂MMA基团的相似性高，从而使量子点能很好地与MMA相互作用并溶解在其中。。

在一些实施例中，脂肪酸单甲酯可选择为癸二酸单甲酯、十八二酸单甲酯的至少一种。

在一些实施例中，将脂肪酸单甲酯溶解在有机单体溶液中得到配体储备液，将量子点也溶解在有机单体溶液得到量子点悬浮液，将配体储备液和量子点悬浮液混合后得到均相溶液。