CN113122225A - 纳米材料及其制备方法、光学薄膜和发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种纳米材料及其制备方法、光学薄膜和发光器件。本发明提供的纳米材料包括：量子点和芳香族聚合物凝胶颗粒，量子点内嵌在芳香族聚合物凝胶颗粒中。该纳米材料以量子点为内核，量子点可作为所述芳香族聚合物凝胶颗粒的激发光源，当量子点受电场或外部光源激发发射光源时即可同步激发芳香族聚合物凝胶颗粒发射光源，大大缩短了材料发光的响应时间，显著提高了发光效率，同时具有高的溶剂分散度和透明度，且发光持续稳定。解决了现有荧光纳米颗粒发光性能差的问题。

Description

纳米材料及其制备方法、光学薄膜和发光器件
技术领域
本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种纳米材料及其制备方法、光学薄膜和发光器件。
背景技术
荧光纳米颗粒指的是可以发射荧光的无机半导体纳米颗粒或将荧光发色基团通过包埋、共价键连接等方式引入有机或无机纳米颗粒中形成的荧光染料等，包括量子点、荧光高分子纳米微球和复合荧光二氧化硅纳米粒子等。由于具有高的亮度和光稳定性以及良好的水分散性和生物相容性等特点，荧光纳米颗粒近年来已广泛应用到发光器件、化学传感器和生物探针等多个技术领域。然而，由于诸多因素限制，例如：量子点的分散性差以及荧光染料的染料量低和发光性能不可持续等问题，采用现有的荧光纳米颗粒制得的发光器件，其发光性能仍然无法满足当前需要。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种纳米材料，旨在解决现有荧光纳米颗粒发光性能差的问题。
本发明的另一目的在于提供一种上述纳米材料的制备方法。
本发明的又一目的在于提供一种光学薄膜和发光器件。
为实现上述发明目的，第一方面，本发明提供了一种纳米材料，包括：量子点和芳香族聚合物凝胶颗粒，所述量子点内嵌在所述芳香族聚合物凝胶颗粒中。
本发明提供的纳米材料，为以量子点为内核的芳香族聚合物凝胶颗粒。一方面，将量子点内嵌在芳香族聚合物凝胶颗粒中，使得量子点可作为所述芳香族聚合物凝胶颗粒的激发光源，芳香族聚合物凝胶颗粒可作为发射光源，可通过调节量子点的材料组成及其粒度来控制量子点的发射光波长，使得量子点的发射光波长与芳香族聚合物凝胶颗粒的激发波长相匹配，当量子点受电场或外部光源激发发射光源时即可同步激发芳香族聚合物凝胶颗粒发射光源，大大缩短了材料发光的响应时间；而且，由于作为激发光源的量子点位于芳香族聚合物凝胶颗粒的内部，在避免了量子点发生团聚的同时，还避免了采用外部光源作为激发光源时可能出现的发射光被量子点反射而导致荧光淬灭的问题，发光持续稳定，显著地提高了材料的发光效率。另一方面，芳香族聚合物凝胶颗粒以芳环为发色基团，没有引入任何外来荧光染料，发光持续稳定；同时，芳香族聚合物凝胶颗粒具有两亲性三维网状结构，可溶胀于溶剂中但是不溶解于溶剂，可提高材料在溶液中的分散性，具有高的溶剂分散度和透明度，且可通过调节其膨胀度来调节芳香族聚合物凝胶颗粒的发射波长，可应用于制备具有特定发射波长的透明光学薄膜。
第二方面，本发明还提供了一种纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
制备分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液，所述混合溶液中的所述量子点与所述芳香族化合物结合；
将所述混合溶液进行加热，反应。
本发明提供的制备方法，利用量子点可通过静电作用结合芳香族化合物的特点，通过将量子点与芳香族化合物和交联剂混合反应合成芳香族聚合物凝胶颗粒，使得量子点作为内核嵌入芳香族聚合物凝胶颗粒内部，反应一步完成，方法简便有效。合成的纳米材料以量子点为内核，量子点可作为所述芳香族聚合物凝胶颗粒的激发光源，当量子点受电场或外部光源激发发射光源时即可同步激发芳香族聚合物凝胶颗粒发射光源，大大缩短了材料发光的响应时间，显著提高了发光效率，同时具有高的溶剂分散度和透明度，且发光持续稳定。
第三方面，本发明还提供了一种光学薄膜，所述光学薄膜的材料包括：量子点和芳香族聚合物凝胶颗粒，所述量子点内嵌在所述芳香族聚合物凝胶颗粒中。
本发明提供的光学薄膜，其材料为上述纳米材料，发光效率高，且具有高溶剂分散度和透明度，可提高光学薄膜的膜层性能，且没有引入外来发色基团，发光性能稳定持续，可显著提高由该光学薄膜制得的发光器件的发光性能。
第四方面，本发明还提供了一种发光器件，包括：上述光学薄膜。
本发明提供的发光器件，包括上述光学薄膜，发光性能稳定持续，发光效率高，具有良好的发光性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种纳米材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种纳米材料，包括：量子点和芳香族聚合物凝胶颗粒，所述量子点内嵌在所述芳香族聚合物凝胶颗粒中。
本发明实施例提供的纳米材料，为以量子点为内核的芳香族聚合物凝胶颗粒。一方面，将量子点内嵌在芳香族聚合物凝胶颗粒中，使得量子点可作为所述芳香族聚合物凝胶颗粒的激发光源，芳香族聚合物凝胶颗粒可作为发射光源，可通过调节量子点的材料组成及其粒度来控制量子点的发射光波长，使得量子点的发射光波长与芳香族聚合物凝胶颗粒的激发波长相匹配，当量子点受电场或外部光源激发发射光源时即可同步激发芳香族聚合物凝胶颗粒发射光源，大大缩短了材料发光的响应时间；而且，由于作为激发光源的量子点位于芳香族聚合物凝胶颗粒的内部，在避免了量子点发生团聚的同时，还避免了采用外部光源作为激发光源时可能出现的发射光被量子点反射而导致荧光淬灭的问题，发光持续稳定，显著地提高了材料的发光效率。另一方面，芳香族聚合物凝胶颗粒以芳环为发色基团，没有引入任何外来荧光染料，发光持续稳定；同时，芳香族聚合物凝胶颗粒具有两亲性三维网状结构，可溶胀于溶剂中但是不溶解于溶剂，可提高材料在溶液中的分散性，具有高的溶剂分散度和透明度，且可通过调节其膨胀度来调节芳香族聚合物凝胶颗粒的发射波长，可应用于制备具有特定发射波长的透明光学薄膜。
具体地，量子点内嵌在芳香族聚合物凝胶颗粒中，芳香族聚合物凝胶颗粒通过静电作用、配位键或化学键与量子点结合。
芳香族聚合物凝胶颗粒分子链上具有多个芳环，其共轭π键呈现出一定的电负性，其与量子点表面带正点的金属阳离子之间存在一定的静电作用；与此同时，量子点表面的部分基团，例如羧基，在反应过程中会与芳香族聚合物中的羟基作用形成化学键；另外，量子点表面的金属离子常常具有一定的电子空位，其能够与芳香族聚合物凝胶颗粒上的孤对电子结合，从而形成配位键。
作为一种实施方式，所述量子点的粒径为5-16纳米，所述芳香族聚合物凝胶颗粒的粒径在100纳米以下。通过调节量子点和芳香族聚合物凝胶颗粒的粒径在上述范围，在确保量子点具有良好的量子效应的前提下，有效提升纳米材料的发光性能。当芳香族聚合物凝胶颗粒的粒径大于100纳米，包覆量子点外表面的芳香族聚合物层过厚，无法达到改善纳米材料的发光性能的效果。
具体地，芳香族聚合物凝胶颗粒为一类由两亲性高分子链组成的三维网络结构材料，具有凝胶可在溶剂中溶胀的特性，能够均匀地分散在溶剂中，例如水、甲醇、乙醇、DMF、DMSO、乙酸乙酯、THF、氯仿和甲苯等，具有高的溶剂分散度和透明度。
芳香族聚合物凝胶颗粒以其聚合物分子链中的芳环为发色基团，芳环自身即具有优良的光学特性，在外部光源的激发下可发射出特定波长的荧光。相对于现有的将荧光发色基团通过包埋、共价键连接等方式引入有机或无机纳米颗粒中以形成荧光染料的方法，本发明实施例直接采用自身既能发光的芳香族聚合物形成的凝胶颗粒，由于没有引入其他发色基团或荧光染料，如此，避免了由于外来荧光发色基团脱落而导致的发光强度减弱甚至发生荧光淬灭等问题，稳定性高，发光性能持续稳定。
作为一种实施方式，所述芳香族聚合物凝胶颗粒为非杂环芳香族聚合物颗粒。使得所述纳米凝胶颗粒仅含非杂环芳环一种发色基团，可获得纯度更高的发射光。
在本申请说明书中，“非杂环芳环”指的是碳氢化合物分子中至少含有一个带离域键的苯环，且不含N、O、S、P等杂原子，包括苯烃或多环芳烃，例如：苯、联苯、萘、蒽、菲、芴等。
在一些实施例中，所述芳香族聚合物凝胶颗粒为含羟基芳环化合物和环胺类交联剂的聚合产物。
含羟基芳环化合物通过以酚氧基附近的碳为活性位点与环胺类交联剂交替聚合，从而形成芳香族聚合物凝胶颗粒，具有两亲性的三维凝胶网络结构，使得所述芳香族聚合物凝胶颗粒能够溶胀在多种不同极性的溶剂中，且能够通过调节颗粒在溶剂中的膨胀度即可调节颗粒的发射波长，以及能够通过改变溶剂的酸碱度或溶剂的极性即可改变芳香族聚合物凝胶颗粒的发射波长。
其中，通过调节颗粒在溶剂中的膨胀度即可调节芳香族聚合物凝胶颗粒的发射波长，其机理可作以下解释：
由于具有芳环结构，芳香族聚合物凝胶颗粒表现出电负性，将芳香族聚合物凝胶颗粒分散在例如水、甲醇、乙醇、DMF、DMSO、乙酸乙酯、THF、氯仿和甲苯等溶剂中，溶剂相对于聚合物分子链呈极性，存在正负偶极，则分散在溶剂中的芳香族聚合物凝胶颗粒和溶剂分子间可通过静电引力相互吸引，芳环结构吸引溶剂分子的负端，使溶剂分子以配位键配位在各芳环结构周围形成配合物，由于交联剂与芳环单体之间较强的作用，使得芳香族聚合物凝胶颗粒呈现出膨胀但又不会断裂；同时，随着膨胀程度的持续进行，聚合物键合越来越多的溶剂分子，使得交联剂上的氮离子的孤对电子与芳环的作用发生改变，使得原有的π电子共轭状态发生改变，导致原有的能级也发生改变，最终导致芳香族聚合物凝胶颗粒的发光波长变化，从而使得能够通过调节芳香族聚合物凝胶颗粒在溶剂中的膨胀度即可调节颗粒的发射波长。
基于上述机理解释，通过改变溶剂的酸碱度或溶剂的极性即可改变芳香族聚合物凝胶颗粒的发射波长，也可作如下解释：
由于芳香族聚合物分子链中存在羟基，溶剂的pH值改变后，溶液中的H+增多或减少会直接影响交联剂上的氮离子的孤对电子与芳环的作用，改变孤对电子与芳环的共轭作用，从而影响芳香族聚合物凝胶颗粒原本的能级，进而改变芳香族聚合物凝胶颗粒的发光波长，使得能够通过改变溶剂的酸碱度或溶剂的极性即可改变芳香族聚合物凝胶颗粒的发射波长。例如，当溶液呈酸性时，交联剂的N原子上的孤对电子吸引H+，使其带正电；当溶液呈碱性时，单体上羟基H+脱离，使其呈电负性，由于电荷的改变从而导致苯环的π电子共轭结构发生改变，进而影响聚合物的发光波长。
因而，通过利用芳香族聚合物凝胶颗粒可在溶液体系中出现的上述溶剂色现象，可实现在内嵌有量子点的芳香族聚合物凝胶颗粒在成膜前预测该纳米材料可能的发射波长，易于根据产品的实际需要调整所述纳米材料的发射光波长，例如，便于选择具有合适发射波长的材料作为功能材料，甚至于可通过调整量子点的发射波长来激发芳香族聚合物凝胶颗粒发射不同的光，从而制备出各种发光颜色的透明光学薄膜，为显示领域提供更加多样性的材料。
含羟基芳香族化合物为芳环上连接有羟基的有机分子，一些实施例中，所述含羟基芳香族化合物包括：二羟基联苯、二羟基苯酚、2,6-二羟基蒽、1,2-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(3-苯基-4-羟基)苯基芴、9,9-双(3-氨基-4-羟基苯)芴、9,9,-二(3,4-二羟基苯基)芴中的至少一种。上述含羟基芳香族化合物可提供多个用于与交联剂反应交联的活性位点，例如与酚氧基邻位的碳位点，促进形成具有三维网状结构的芳香族聚合物颗粒。
所述环胺类交联剂为含氮环状化合物，用于提供交联单元。在一些实施例中，所述环胺类交联剂选自1,3,5-三甲基己羟基-1,3,5-三嗪、5-甲基-1,3,5-三嗪-2-硫酮、环六亚甲基四胺中的至少一种。上述几种环胺类交联剂具有良好的反应活性，可为芳香族聚合物凝胶颗粒的合成迅速提供交联单元，例如CH2N(CH3)CH2等，从而将多个含羟基芳香族化合物聚合形成具有三维网络结构的芳香族聚合物颗粒，当这几种环胺类交联剂与上述列举的含羟基芳香族化合物组合使用时，能够合成高荧光基团(例如芳环基团)含量的芳香族聚合物颗粒，且制得的产物颗粒均一。
作为一种实施方式，所述芳香族聚合物凝胶颗粒中的碳原子和氮原子的重量比为(12-15):1。芳香族聚合物凝胶颗粒中，环胺类交联剂提供氮原子，通过调整所述芳香族聚合物凝胶颗粒的碳氮比，可有效调节所述芳香族聚合物凝胶颗粒的聚合度，从而调节芳香族聚合物凝胶颗粒的尺寸大小，进而有效调控芳香族聚合物凝胶颗粒的发光性能。在一些实施例中，所述芳香族聚合物凝胶颗粒的平均粒径在100纳米以下，具体为30-80nm、50-100nm、10-70nm、60-90nm等。将芳香族聚合物凝胶颗粒的粒径控制在上述范围，一方面，有利于获得更细腻均匀的光源，有利于提升发光器件的发光性能；另一方面，有利于提高后续制得的光学薄膜的透光性。芳香族聚合物凝胶颗粒的粒径与其聚合度和分子量呈正相关，一些实施例中，芳香族聚合物凝胶颗粒的相对分子量在10000以下，低分子量的芳香族聚合物凝胶颗粒具有较短的聚合链，分子链的延伸缠绕能力相对较弱，对溶剂变化的敏感度更高，其溶剂色效应明显，易于根据产品的实际需要调整所述纳米材料的发射光波长。
作为一种实施方式，芳香族聚合物凝胶颗粒中的芳环基团的重量百分含量为70％-80％。芳环基团为芳香族聚合物凝胶颗粒的荧光基团，显示芳香族聚合物凝胶颗粒具有较高的发光强度，大大提升了所述纳米材料的发光强度。
具体地，量子点为一类具有光电效应的半导体材料，可在电场作用下可被激发发射光源，也能够被外来光源的激发而发射具有特定波长的荧光。通过将量子点作为内核嵌入芳香族聚合物凝胶颗粒内部，形成类核壳结构材料，量子点可作为芳香族聚合物凝胶颗粒的激发光源，当量子点受电场或外部光源激发发射光源时即可同步激发芳香族聚合物凝胶颗粒发射光源，大大缩短了材料发光的响应时间，提高了发光效率。而且，由于量子点位于芳香族聚合物凝胶颗粒内部，在避免了量子点发生团聚的同时还可避免所述纳米材料的发射光被量子点反射而导致荧光淬灭，发光持续稳定，进一步提高了材料的发光效率。
由于量子限域效应，可通过调节量子点的材料组成及其粒度来控制量子点的发射波长。一些实施例中，量子点的发射光为红光，其粒径为5-16纳米，选自CdSe、CdTe、InN、GaAs、Cd1-xZnxS、Cd1-xZnxSe、ZnxCd1-xTe、Cd1-xZnxS/ZnS、Cd1-xZnxSe/ZnSe、CdSe1-xSx/CdSeyS1-y/CdS、CdSe/Cd1-xZnxSe/CdyZn1-ySe/ZnSe、Cd1-xZnxSe/CdyZn1-ySe/ZnSe、CdS/Cd1- xZnxS/CdyZn1-yS/ZnS、Cd1-xZnxSeyS1-y、Cd1-xZnxSe/ZnS(x＝0.1-0.3，y＝0.6-0.8)中的至少一种。一些实施例中，量子点的发射光为绿光，其粒径为5-16纳米，选自GaP、ZnTe、Cd1-xZnxS、Cd1-xZnxSe、Cd1-xZnxSe/ZnSe、CdSe1-xSx/CdSeyS1-y/CdS、CdSe/Cd1-xZnxSe/CdyZn1-ySe/ZnSe、Cd1-xZnxSe/CdyZn1-ySe/ZnSe、CdS/Cd1-xZnxS/CdyZn1-yS/ZnS、Cd1-xZnxS/ZnS、Cd1-xZnxSeyS1-y、Cd1-xZnxSe/ZnS(x＝0.4-0.8，y＝0.3-0.5)。一些实施例中，量子点的发射光为蓝光，其粒径为5-16纳米，选自ZnSe、GaN、Cd1-xZnxS、Cd1-xZnxSe、Cd1-xZnxSe/ZnSe、CdSe1-xSx/CdSeyS1-y/CdS、CdSe/Cd1-xZnxSe/CdyZn1-ySe/ZnSe、Cd1-xZnxSe/CdyZn1-ySe/ZnSe、CdS/Cd1-xZnxS/CdyZn1- yS/ZnS、Cd1-xZnxS/ZnS、Cd1-xZnxSeyS1-y、Cd1-xZnxSe/ZnS(x＝0.9-1，y＝0.1-0.2)。
所述量子点可选为无机半导体量子点、钙钛矿量子点、有机-无机钙钛矿量子点、石墨烯量子点、铜硫铟量子点、硅量子点中的至少一种。
作为一种实施方式，所述量子点选为无机半导体量子点，选自元素周期表IV族、II-VI族、II-V族、III-V族、III-VI族、IV-VI族、I-III-VI族、II-IV-VI族、II-IV-V族二元以上半导体化合物或由这些化合物组成的混合物，其结构可为均一二元组分单核结构、均一多元合金组分单核结构、多元合金组分渐变单核结构、二元组分分立核壳结构等。在一些实施例中，所述量子点选为CdSe、ZnSe、PbSe、CdTe、ZnO、InP、GaN、GaP、AlP、InN、ZnTe、InAs、GaAs、CaF2、Cd1-xZnxS、Cd1-xZnxSe、CdSeyS1-y、PbSeyS1-y、ZnxCd1-xTe、CdS/ZnS、Cd1-xZnxSe/ZnSe、CdSe1-xSx/CdSeyS1-y/CdS、CdSe/Cd1-xZnxSe/CdyZn1-ySe/ZnSe、Cd1-xZnxS/ZnS、Cd1- xZnxSe/CdyZn1-ySe/ZnSe、CdS/Cd1-xZnxS/CdyZn1-yS/ZnS、NaYF4、NaCdF4、Cd1-xZnxSeyS1-y、CdSe/ZnS、Cd1-xZnxSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、CdSe/ZnSe/ZnS中的至少一种。上述各量子点材料具有量子点特性，具有高的放光效率。
应用时，可采用外部光源激发所述纳米材料发光，也可采用施加外部电场的方法来激发纳米材料发光。
在一些实施例中，采用施加外部电场的方法来激发纳米材料发光。具体地，量子点为电致发光材料，在电场作用下，量子点受激发发射特定波长的发射光；芳香族聚合物凝胶颗粒为光致发光材料，当量子点的发射波长与芳香族聚合物凝胶颗粒的激发波长相匹配时，芳香族聚合物凝胶颗粒向外发射光源。由于量子点的发射波长与量子点的材料组成及其粒度直接相关，在实际应用中，可通过调节量子点的材料组成或其粒度，来激发芳香族聚合物凝胶颗粒发射特定波长的光，从而调节纳米材料的发射波长，较现有调节纳米材料的发射波长的方法更为灵活方便。
在一些实施例中，采用外部光源激发所述纳米材料发光。具体地，量子点也属于光致发光材料，当外部光源的波长范围与量子点激发波长相匹配时，量子点受外部光源激发发射特定波长的发射光，如果量子点的发射光波长与芳香族聚合物凝胶颗粒的激发波长相匹配，则芳香族聚合物凝胶颗粒可被激发发射特定波长的光源；当外部光源的波长范围与芳香族聚合物凝胶颗粒的激发波长相匹配时，芳香族聚合物凝胶颗粒受外部光源激发发射特定波长的发射光，如果芳香族聚合物凝胶颗粒的发射光与量子点的激发波长相匹配，则量子点可被激发发射特定波长的光源。
在本发明实施例中，优选地采用施加外部电场来激发纳米材料发光的方法，或采用波长范围与量子点激发波长相匹配的外部光源来激发纳米材料发光的方法，以避免采用外部光源作为激发光源时可能出现的发射光被量子点反射而导致荧光淬灭的问题，从而提高纳米材料的发光效率和发光稳定性。
以下为上述纳米材料的制备方法。
相应的，一种纳米材料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
S01、制备分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液，所述混合溶液中的所述量子点与所述芳香族化合物结合；
S02、将所述混合溶液进行加热，反应。
本发明实施例提供的制备方法，利用量子点可通过静电作用结合芳香族化合物，通过将量子点与芳香族化合物核交联剂混合反应合成芳香族聚合物凝胶颗粒，使得量子点作为内核嵌入芳香族聚合物凝胶颗粒内部，反应一步完成，方法简便有效。合成的纳米材料以量子点为内核，量子点可作为所述芳香族聚合物凝胶颗粒的激发光源，当量子点受电场或外部光源激发发射光源时即可同步激发芳香族聚合物凝胶颗粒发射光源，大大缩短了材料发光的响应时间，显著提高了发光效率，同时具有高的溶剂分散度和透明度，且发光持续稳定。
具体地，步骤S01中，制备分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液，以形成合成所述纳米材料的反应体系。
由于芳香族化合物的芳环结构的大共轭π键，使得所述芳香族化合物呈现一定的电负性，可与量子点表面上的金属原子通过静电相互吸引，使得混合物中的量子点与芳香族化合物结合。
作为一种实施方式，所述芳香族化合物为含羟基芳香族化合物，含羟基芳香族化合物能够以酚氧基附近的碳位点为反应活性位点，与交联剂(尤其是环胺类交联剂)交联聚合，以合成具有三维网络结构的芳香族聚合物凝胶颗粒，其能溶胀在多种不同极性的溶剂中，且能够通过调节颗粒在溶剂中的膨胀度即可调节颗粒的发射波长，以及能够通过改变溶剂的酸碱度或溶剂的极性即可改变芳香族聚合物凝胶颗粒的发射波长。
在一些实施例中，所述芳香族化合物包括：二羟基联苯、二羟基苯酚、2,6-二羟基蒽、1,2-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(3-苯基-4-羟基)苯基芴、9,9-双(3-氨基-4-羟基苯)芴、9,9,-二(3,4-二羟基苯基)芴中的至少一种，具有多个反应活性位点，利于形成具有三维网状结构的芳香族聚合物颗粒。
作为一种实施方式，所述环胺类交联剂为环胺类交联剂。在一些实施例中，所述环胺类交联剂选自1,3,5-三甲基己羟基-1,3,5-三嗪、5-甲基-1,3,5-三嗪-2-硫酮、环六亚甲基四胺中的至少一种。这几种环胺类交联剂与上述列举的含羟基芳香族化合物组合，可获得优异的效果。
制备分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液的步骤可参考本领域常规操作，使得芳香族化合物、交联剂和量子点均匀混合，且不影响量子点通过静电作用与所述芳香族化合物结合即可。
作为一种实施方式，制备分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液的步骤包括：
S011、将所述芳香族化合物分散在溶剂中，加入所述量子点进行混合，获得第一混合液；所述第一混合液中的所述量子点与所述芳香族化合物结合；
S012、将所述交联剂和所述第一混合液进行混合，获得所述混合溶液。
在一些实施例中，所述分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液的溶剂为有机溶剂和水按照(5-10):(1-5)的体积比进行混合的混合溶剂。由于合成的芳香族聚合物凝胶颗粒在不同的溶剂中具有不同的溶胀度，溶剂的组成影响着所述纳米材料的颗粒尺寸，通过选择有机溶剂和水按照(5-10):(1-5)的体积比进行混合的混合溶剂作为反应介质，有利于准确控制合成颗粒均一且尺寸在100纳米以下的纳米颗粒。当溶剂中水的占比大于上述范围，合成的芳香族聚合物凝胶颗粒过小，无法实现对量子点的有效包覆，不能够起到改善纳米材料的发光性能的作用；当溶剂中水的占比小于上述范围，合成的芳香族聚合物凝胶颗粒过大，使得量子点外表面的包覆层过厚，同样无法达到改善纳米材料的发光性能的效果。进一步的，所述有机溶剂可选自甲醇、乙醇、DMF、DMSO、乙酸乙酯、THF、氯仿和甲苯中的一种，合成的芳香族聚合物凝胶颗粒能够溶胀但不溶解在上述有机溶剂中。
在一些实施例中，所述分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液中，所述芳香族化合物的浓度为(0.01-0.025)mmol/mL。通过调节芳香族化合物的反应浓度在上述范围，有利于获得颗粒均一且尺寸在100纳米以下的纳米颗粒。
在一些实施例中，所述分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液中，所述芳香族化合物和所述量子点的比例为(0.2-0.5)mmol:(1-2)mg，所述芳香族化合物和所述交联剂的摩尔比为(0.2-0.5):(0.2-0.7)。通过调节反应体系中各原料的用量，确保目标产物的合成，并有利于控制产物的聚合度及其颗粒尺寸，有利于获得颗粒均一，且发光效率高的产物。
作为一种实施方式，制备分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液的步骤包括：
S011、将所述芳香族化合物和所述量子点按比例分散在溶剂中，获得混合液；
S012、在所述混合液中按比例加入所述交联剂，进行混合，制得混合溶液。
通过先将量子点和芳香族化合物在溶液充混合，再加入交联剂，促进量子点与芳香族化合物结合，确保量子点能够在合成过程中嵌入芳香族聚合物凝胶颗粒中。
具体地，步骤S02中，将所述混合物进行加热，反应，以合成芳香族聚合物凝胶颗粒，且使得所述量子点内嵌于所述芳香族聚合物凝胶颗粒中。
在加热过程中，反应体系中的芳香族化合物与交联剂交联聚合形成芳香族聚合物颗粒，由于在反应起始阶段量子点即通过静电作用结合芳香族化合物，使得芳香族化合物可在量子点表面聚合，从而形成以量子点为内核的芳香族聚合物凝胶颗粒。反应一步完成，方法简便有效。
作为一种实施方式，将所述混合物进行聚合反应的步骤包括：在微波条件下，将所述混合物在130℃-180℃下加热3分钟以上，使得反应体系中的芳香族化合物与交联剂充分反应交联，具有较高的反应速率。在一些实施例中，将所述混合物在130℃-180℃下加热3分钟-10分钟。
经过测试，通过上述制备方法制得的纳米材料中，芳香族聚合物凝胶颗粒中的芳环基团的重量百分含量为70％-80％，显示本发明实施例提供的方法可获得高发光效率的荧光材料。
作为一种实施方式，由上述制备方法制得的纳米材料中，所述量子点的粒径为5-16纳米，芳香族聚合物凝胶颗粒的粒径在100纳米以下。
基于上述技术方案，本发明实施例还提供了一种光学薄膜和发光器件。
相应地，一种光学薄膜，所述光学薄膜的材料包括：量子点和芳香族聚合物凝胶颗粒，所述量子点内嵌在芳香族聚合物凝胶颗粒中，芳香族聚合物凝胶颗粒为芳环芳香族聚合物。
本发明实施例提供的光学薄膜，其材料为上述纳米材料，发光效率高，且具有高溶剂分散度和透明度，可提高光学薄膜的膜层性能，且没有引入外来发色基团，发光性能稳定持续，可显著提高由该光学薄膜制得的发光器件的发光性能。
制备所述光学薄膜时，常以聚合物为成膜基质与发光材料进行混合制备浆料，然后沉积到基板上，固化。
在一些实施例中，制备所述光学薄膜的方法包括：
a、将上述纳米材料分散在第一溶剂中，制备纳米材料溶液；纳米材料溶液中的纳米材料的浓度为1-2.5mg/mL；
b、将聚合物溶解在第二溶剂中，制备聚合物溶液；聚合物溶液中聚合物的浓度为8-13mg/mL；
c、将纳米材料溶液和聚合物溶液进行等体积混合，制得浆料；
d、将浆料浇筑在玻璃板上，在室温下干燥固化。
其中，第一溶剂和第二溶剂可相同或不相同，可选自氯仿、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、正己烷、环己烷、不同pH值的去离子水中的一种。由于所述纳米材料中的芳香族聚合物凝胶颗粒在溶剂中具有良好的分散性，在不加入表面活性剂的情况下即能与聚合物充分混合均匀，可促进形成膜层均匀致密的光学薄膜。
进一步地，如上文所述，芳香族聚合物凝胶颗粒具有溶剂色现象，该溶剂色现象也可在材料与聚合物混合后形成的复合溶液体系中重现，便于在成膜前筛选具有合适发射波长的材料作为功能材料，从而制备出各种发光颜色的透明光学薄膜，为显示领域提供更加多样性的薄膜材料。
相应地，本发明还提供了一种发光器件，包括：上述光学薄膜。
本发明实施例提供的发光器件，包括上述光学薄膜，发光性能稳定持续，发光效率高，具有良好的发光性能。
所述发光器件包括但不限于显示器件或照明器件等，在一些实施例中，所述发光器件为发光二极管，上述光学薄膜为发光层，其具有良好的发光性能。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例一种纳米材料及其制备方法、光学薄膜和发光器件的进步性能显著地体现，以下通过实施例对本发明的实施进行举例说明。
实施例1
本实施例提供了一种光学薄膜，其制备具体包括以下步骤：
将0.3mmol的2,6-二羟基苯酚和1.5mg的CdSe量子点分散在20mL的溶剂(二甲基甲酰胺/水，体积比为8：2)中，加入0.5mmol的1,3,5-三甲基己羟基-1,3,5-三嗪，继续搅拌至混合均匀，将混合物放入30mL玻璃容器中，然后在微波反应器中150℃搅拌加热5min。然后，将反应产物20000rpm高速离心40min，用二甲基甲酰胺收集并洗涤，干燥，制得CdSe/2,6-二羟基苯酚纳米材料；
将2mg上述纳米材料分散在20mL乙酸乙酯中，获得纳米材料溶液；取100mg聚甲基丙烯酸甲酯溶解在10mL乙酸乙酯中，获得聚甲基丙烯酸甲酯溶液；将纳米材料溶液和聚甲基丙烯酸甲酯溶液等体积混合，然后将混合物浇铸在玻璃板上，在室温下干燥，得到CdSe/2,6-二羟基苯酚光学薄膜。
经测试，由本实施例制得的光学薄膜的量子产率为85％，透光率为90％。
实施例2
本实施例提供了一种光学薄膜，其制备具体包括以下步骤：
将0.2mmol的2,6-二羟基萘和1.5mg的CdSe1-xSx/CdSeyS1-y/CdS量子点分散在20mL的溶剂(二甲基甲酰胺/水，体积比为7：3)中，加入0.3mmol的1,3,5-三甲基己羟基-1,3,5-三嗪，继续搅拌至混合均匀，将混合物放入30mL玻璃容器中，然后在微波反应器中170℃搅拌加热4min。然后，将反应产物25000rpm高速离心30min，用二甲基甲酰胺收集并洗涤，干燥，制得CdSe1-xSx/CdSeyS1-y/CdS/1,3,5-三甲基己羟基-1,3,5-三嗪纳米材料；
将3mg上述纳米材料分散在20mL二甲基亚砜中，获得纳米材料溶液；取110mg聚乙烯醇溶解在10mL二甲基亚砜中，获得聚乙烯醇溶液；将纳米材料溶液和聚乙烯醇溶液等体积混合，然后将混合物浇铸在玻璃板上，在室温下干燥，得到CdSe1-xSx/CdSeyS1-y/CdS/1,3,5-三甲基己羟基-1,3,5-三嗪光学薄膜。
经测试，由本实施例制得的光学薄膜的量子产率为90％，透光率为80％。
实施例3
本实施例提供了一种光学薄膜，其制备具体包括以下步骤：
将0.5mmol的9,9,-二(3,4-二羟基苯基)芴和1.6mg的CdTe量子点分散在20mL的溶剂(丙酮/水，体积比为9：1)中，加入0.7mmol的环六亚甲基四胺，继续搅拌至混合均匀，将混合物放入30mL玻璃容器中，然后在微波反应器中180℃搅拌加热6min。然后，将反应产物18000rpm高速离心45min，用有机溶剂收集并洗涤，干燥，制得CdTe/9,9,-二(3,4-二羟基苯基)芴纳米材料；
将4mg上述纳米材料分散在20mL的pH为3的去离子水中，获得纳米材料溶液；取100mg聚氨酯溶解在10mL乙酸乙酯中，获得聚氨酯溶液；将纳米材料溶液和聚氨酯溶液等体积混合，然后将混合物浇铸在玻璃板上，在室温下干燥，得到CdTe/9,9,-二(3,4-二羟基苯基)芴光学薄膜。
经测试，由本实施例制得的光学薄膜的量子产率为78％，透光率为88％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种纳米材料，其特征在于，包括：量子点和芳香族聚合物凝胶颗粒，所述量子点内嵌在所述芳香族聚合物凝胶颗粒中。
2.根据权利要求1所述的纳米材料，其特征在于，所述芳香族聚合物凝胶颗粒为非杂环芳香族聚合物凝胶颗粒。
3.根据权利要求2所述的纳米材料，其特征在于，所述芳香族聚合物凝胶颗粒为含羟基芳香族化合物和环胺类交联剂的聚合产物。
4.根据权利要求3所述的纳米材料，其特征在于，所述含羟基芳香族化合物包括：二羟基联苯、二羟基苯酚、2,6-二羟基蒽、1,2-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(3-苯基-4-羟基)苯基芴、9,9-双(3-氨基-4-羟基苯)芴、9,9,-二(3,4-二羟基苯基)芴中的至少一种；和/或
所述环胺类交联剂选自1,3,5-三甲基己羟基-1,3,5-三嗪、5-甲基-1,3,5-三嗪-2-硫酮、环六亚甲基四胺中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的纳米材料，其特征在于，所述芳香族聚合物凝胶颗粒中的碳原子和氮原子的重量比为(12-15):1。
6.根据权利要求1所述的纳米材料，其特征在于，所述芳香族聚合物凝胶颗粒中的芳环基团的重量百分含量为70％-80％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的纳米材料，其特征在于，所述量子点的粒径为5-16纳米，所述芳香族聚合物凝胶颗粒的粒径为100纳米以下。
8.一种纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液，所述混合溶液中的所述量子点与所述芳香族化合物结合；
将所述混合溶液进行加热，反应。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，制备分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液的步骤包括：
将所述芳香族化合物分散在溶剂中，加入所述量子点进行混合，获得第一混合液；所述第一混合液中的所述量子点与所述芳香族化合物结合；
将所述交联剂和所述第一混合液进行混合，获得所述混合溶液。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为有机溶剂和水按照(5-10):(1-5)的体积比进行混合的混合溶剂；和/或
所述分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液中，所述芳香族化合物的浓度为(0.01-0.025)mmol/mL；和/或
所述分散有芳香族化合物、交联剂和量子点的混合溶液中，所述芳香族化合物和所述量子点的比例为(0.2-0.5)mmol:(1-2)mg，所述芳香族化合物和所述交联剂的摩尔比为(0.2-0.5):(0.2-0.7)。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述芳香族化合物为含羟基芳环化合物；和/或
所述交联剂为环胺类交联剂。
12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述芳香族化合物选自二羟基联苯、二羟基苯酚、2,6-二羟基蒽、1,2-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、9,9-双(4-羟基苯基)芴、9,9-双(3-苯基-4-羟基)苯基芴、9,9-双(3-氨基-4-羟基苯)芴、9,9,-二(3,4-二羟基苯基)芴中的至少一种；和/或
所述交联剂选自1,3,5-三甲基己羟基-1,3,5-三嗪、5-甲基-1,3,5-三嗪-2-硫酮、环六亚甲基四胺中的至少一种。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的制备方法，其特征在于，将所述混合物进行聚合反应的步骤包括：在微波条件下，将所述混合物在130℃-180℃下加热3分钟以上。
14.一种光学薄膜，其特征在于，所述光学薄膜的材料包括：量子点和芳香族聚合物凝胶颗粒，所述量子点内嵌在所述芳香族聚合物凝胶颗粒中。
15.一种发光器件，其特征在于，包括：权利要求14所述的光学薄膜。
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