CN114316970A - 一种量子点膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：S1：准备MOF材料；S2：将反应量的铯源、油酸加入到溶剂十八烯中，在惰性气氛保护下，加热并磁力搅拌至充分反应，制得油酸铯前驱体溶液；S3：将反应量的MOF材料、PbX2、油酸、油胺加入到溶剂十八烯中，制得CsPbX3@MOF量子点复合材料；其中，X为Br和I；S4：将CsPbBr3@MOF和CsPbI3@MOF量子点复合材料与基质树脂、散射粒子、引发剂和稀释剂混合，制得量子点胶水；S5：将S4中制备的量子点胶水通过狭缝涂布，分别与增亮膜和PET聚酯膜贴合，并在光照的作用下，中间量子点层发生固化，制成量子点膜；本发明将量子点封装于具有出色发光特性、高稳定性和超高孔隙率的MOF材料中，大幅提高量子点的热稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种量子点膜的制备方法。
背景技术
量子点电视（QLED）在超高色域、色彩还原和色彩纯度等多个维度展现出巨大的发展潜力，主要凭借其背光模组中的量子点膜。量子点膜是一种利用光电特性独特的量子点材料作为光转化材料的薄膜，其中所含的量子点在受到电或光的刺激时，会发出能谱集中、非常纯正的高质量红/绿单色光，进而混合蓝光形成高质量的白光，这种特殊的纳米技术实现了显示器的高色域覆盖，还原了色彩。QLED色域覆盖率能达到157 %，远高于LCD和OLED，可实现呈现10.7亿色彩表现。目前，用于制备量子点膜的量子点材料包括Ⅱ-Ⅳ族的镉系量子点（CdSe/CdS、CdSe/ZnS等）、Ⅲ-Ⅴ族的磷化铟量子点（InP/ZnS等）和钙钛矿量子点（CsPbX3、CH3NH3PbX3等）。其中镉系量子点和磷化铟量子点的合成需要复杂的高温化学反应，并产生大量废液，原材料成本高，用其制备量子点膜时将面临产品不均匀、良率不高、环境不友好等问题。近年来，钙钛矿量子点因其合成过程简单、合成成本低、发射峰更窄、符合RoHS标准等优势，引起广泛关注并应用于LED等领域。但因钙钛矿量子点本身固有的离子性质和形成能量低等因素影响，其极易在光、氧、热等环境中发生不同程度的降解，导致严重的荧光猝灭。目前，市售量子点膜多采用水氧阻隔膜封装技术对量子点进行保护，而阻隔膜价格昂贵，几乎占据量子点膜成本的50 %，使得量子点膜的价格居高不下。因此，提高量子点自身稳定性，降低量子点薄膜的成本已成为光学薄膜领域亟待解决的问题之一。
近年来，研究人员在理解钙钛矿量子点（CsPbX3，X为Br或I）的降解机制和提高其稳定性方面取得了巨大进展。目前，提高钙钛矿量子点稳定性的策略，主要可分为四类：（1）组分工程；（2）表面工程；（3）基质封装；（4）器件封装。其中，基质封装是最被广泛使用的提高钙钛矿稳定性的策略。覆盖钙钛矿量子点的致密高分子层可以赋予它们优异的耐水性，且带有羧基或胺基的聚合物基质可以钝化它们的表面，提高量子点材料性能，但是在提高它们的热稳定性方面仍然有限，这种情况与只有核的CdSe量子点类似。因此，探索一种致密且热稳定的外壳或许能够有效确保钙钛矿量子点热稳定性。
发明内容
为了克服现有技术中量子点膜的不足，本发明提供一种量子点膜的制备方法，以提高量子点的热稳定性。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：准备MOF材料；
S2：将反应量的铯源、油酸加入到溶剂十八烯中，在惰性气氛保护下，加热并磁力搅拌至充分反应，制得油酸铯前驱体溶液；
S3：将反应量的MOF材料、PbX2、油酸、油胺加入到溶剂十八烯中，在加热并磁力搅拌的情况下，抽真空后通惰性气体保护，再将温度升至165 ℃，加入S2制备的油酸铯前驱体溶液，制得CsPbX3@MOF量子点复合材料；
其中，X为Br和I；
S4：将CsPbBr3@MOF和CsPbI3@MOF量子点复合材料与基质树脂、散射粒子、引发剂和稀释剂混合，制得量子点胶水；
S5：将S4中制备的量子点胶水通过狭缝涂布，分别与增亮膜和PET聚酯膜贴合，并在光照的作用下，中间量子点层发生固化，制成量子点膜；
优选的，步骤S4中，CsPbBr3@MOF的质量为CsPbI3@MOF的2-8倍。
优选的，所述的基质树脂为环氧树脂、异氰酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚丙烯酰胺的一种。
优选的，所述的散射粒子为无机粒子和/或有机粒子，所述无机粒子为Nano-TiO2、Nano-SiO2、Nano-GaO2中的一种，所述有机粒子为丙烯酸类纳米粒子或有机硅类纳米粒子。
优选的，所述的稀释剂为正丁醚、丙酮、丁酮、甲苯、乙腈、乙酸乙酯、乙酸、乙醇、乙酸丁酯的一种。
优选的，所述的引发剂为过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过硫酸钾、偶氮二异庚腈、N，N-二甲基苯胺、过氧化苯甲酰的一种。
优选的，步骤S1中所述MOF材料可选UiO-67、UiO-66、MOF-5、MOF-1、MOF-74。
优选的，步骤S3中将CsPbX3@MOF量子点复合材料反应液离心，其沉淀物经正己烷多次洗涤离心，在40 - 60 ℃的温度下真空干燥后得到CsPbX3@MOF量子点复合材料。
本发明的有益效果在于：将量子点封装于具有出色发光特性、高稳定性和超高孔隙率的MOF材料中，可实现在保留量子点优良发光性能的前提下，大幅提高量子点的热稳定性；同时利用MOF的孔隙结构使得量子点进行单元上的分隔，达到分散均匀效果，避免量子点形成大颗粒聚集体而使荧光性能降低。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
一种量子点膜的制备方法，包括如下步骤：
S1：准备MOF材料（金属-有机框架材料），MOF材料用于封装量子点，基于MOF材料自身性质，采用各种MOF材料均可达到上述上述目的，因此MOF材料可以是现有技术中的各种MOF材料，例如选用UiO-67、或UiO-66、MOF-5、或MOF-1、或MOF-74等均可。
S2：将反应量的铯源、油酸加入到溶剂十八烯中，在惰性气氛保护下，加热并磁力搅拌至充分反应，制得油酸铯前驱体溶液，本实施例中铯源采用CsCO3。
S3：将反应量的MOF材料、PbX2、油酸、油胺加入到溶剂十八烯中，在加热并磁力搅拌的情况下，抽真空后通惰性气体保护，再将温度升至165 ℃，加入S2制备的油酸铯前驱体溶液，制得CsPbX3@MOF量子点复合材料。其中，X为Br和I，即本步骤中值得CsPbBr3@MOF量子点复合材料和CsPbI3@MOF量子点复合材料。
为了得到更纯净的量子点复合材料，可将CsPbX3@MOF量子点复合材料反应液离心，其沉淀物经正己烷多次洗涤离心，在40 - 60 ℃的温度下真空干燥后得到CsPbX3@MOF量子点复合材料。
S4：将CsPbBr3@MOF和CsPbI3@MOF量子点复合材料与基质树脂、散射粒子、引发剂和稀释剂混合，制得量子点胶水。
本步骤中，与现有技术区别在于混入的量子点材料不同，因此基质树脂、散射粒子、引发剂、稀释剂本领域技术人员可根据实际需要进行选择。基质树脂提供基础的层厚度，可采用环氧树脂、或异氰酸酯、或聚氨酯、或有机硅树脂、或聚丙烯酰胺。散射粒子用于折射光线，可采用无机粒子或有机粒子，所述无机粒子例如可采用Nano-TiO2、或Nano-SiO2、或Nano-GaO2，有机粒子可采用丙烯酸类纳米粒子或有机硅类纳米粒子。引发剂起到引发作用，引发剂可以采用过氧化苯甲酰、或异丙苯过氧化氢、或过硫酸钾、或偶氮二异庚腈或、N，N-二甲基苯胺、或过氧化苯甲酰。稀释剂起到稀释作用，稀释剂可以采用正丁醚、或丙酮、或丁酮、或甲苯、或乙腈、或乙酸乙酯、或乙酸、或乙醇、或乙酸丁酯。
CsPbBr3@MOF量子点复合材料和CsPbI3@MOF量子点复合材料具有基本相同的性质，因此本步骤中CsPbBr3@MOF量子点复合材料和CsPbI3@MOF量子点复合材料的比例可任意设置，推荐CsPbBr3@MOF的质量为CsPbI3@MOF的2-8倍。
S5：将S4中制备的量子点胶水通过狭缝涂布，分别与增亮膜和PET聚酯膜贴合，并在光照的作用下，中间量子点层发生固化，制成量子点膜。
Claims (8)
1.一种量子点膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：准备MOF材料；
S2：将反应量的铯源、油酸加入到溶剂十八烯中，在惰性气氛保护下，加热并磁力搅拌至充分反应，制得油酸铯前驱体溶液；
S3：将反应量的MOF材料、PbX2、油酸、油胺加入到溶剂十八烯中，在加热并磁力搅拌的情况下，抽真空后通惰性气体保护，再将温度升至165 ℃，加入S2制备的油酸铯前驱体溶液，制得CsPbX3@MOF量子点复合材料；
其中，X为Br和I；
S4：将CsPbBr3@MOF和CsPbI3@MOF量子点复合材料与基质树脂、散射粒子、引发剂和稀释剂混合，制得量子点胶水；
S5：将S4中制备的量子点胶水通过狭缝涂布，分别与增亮膜和PET聚酯膜贴合，并在光照的作用下，中间量子点层发生固化，制成量子点膜。
2.如权利要求1所述的量子点膜的制备方法，其特征在于：步骤S4中，CsPbBr3@MOF的质量为CsPbI3@MOF的2-8倍。
3.如权利要求1所述的量子点膜的制备方法，其特征在于：所述的基质树脂为环氧树脂、异氰酸酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚丙烯酰胺的一种。
4.如权利要求1所述的量子点膜的制备方法，其特征在于：所述的散射粒子为无机粒子或有机粒子，所述无机粒子为Nano-TiO2、Nano-SiO2、Nano-GaO2中的一种，所述有机粒子为丙烯酸类纳米粒子或有机硅类纳米粒子。
5.如权利要求1所述的量子点膜的制备方法，其特征在于：所述的稀释剂为正丁醚、丙酮、丁酮、甲苯、乙腈、乙酸乙酯、乙酸、乙醇、乙酸丁酯的一种。
6.如权利要求1所述的量子点膜的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过硫酸钾、偶氮二异庚腈、N，N-二甲基苯胺、过氧化苯甲酰的一种。
7.如权利要求1所述的量子点膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述MOF材料可选UiO-67、或UiO-66、或MOF-5、或MOF-1、或MOF-74。
8.如权利要求1所述的量子点膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中将CsPbX3@MOF量子点复合材料反应液离心，其沉淀物经正己烷多次洗涤离心，在40 - 60 ℃的温度下真空干燥后得到CsPbX3@MOF量子点复合材料;
步骤S3中将CsPbX3@MOF量子点复合材料反应液离心，其沉淀物经正己烷多次洗涤离心，在40 - 60 ℃的温度下真空干燥后得到CsPbX3@MOF量子点复合材料。
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