一种防蓝增透的量子点复合物及量子点光转换器件的制作方法

本发明涉及量子点光转换材料，具体而言，涉及一种防蓝增透的量子点复合物及量子点光转换器件。

背景技术：

1、在光学器件领域特别是摄影镜头、护眼光源及特种摄像头等领域对控制不同颜色光的透过比率有较高的需求。传统方案会在镜头表面采用物理反射或折射原理制备减反增透(或增反减透)光学镀膜，如图1所示的两种防蓝光方法，cn212846201u(通过反射和干涉原理防蓝光防眩晕镜片)和cn107817637a(通过折射原理可调蓝光透过率结构)。光学镀膜结构存在生产工艺较为复杂、镀膜成本较高、不耐酸碱腐蚀的问题。

2、高端的摄影器材更是对光有极高的要求，为了保护敏感的光电感应镜头需要减少蓝紫波段的信号。为满足极致的色彩及鲜艳度需求，通常会通过增设物理增透膜增加红绿波段信号强度。目前，缺少一种廉价易加工并同时满足防蓝光和增透作用的光学器件。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防蓝增透的量子点复合物及量子点光转换器件以解决上述技术问题。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种防蓝增透的量子点复合物的制备方法，其包括如下步骤：先在量子点材料上形成过渡层，然后再在过渡层上形成外壳层；

4、量子点材料的制备方法包括：将阳离子前驱体与有机溶剂混合，保温；阳离子前驱体选自：元素周期表ii-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族半导体化合物中的至少一种；和/或，ii-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族半导体化合物中至少两种组成的核壳结构的半导体化合物中的至少一种；和/或，钙钛矿纳米粒子材料、金属纳米粒子材料、金属氧化物纳米粒子材料中的至少一种；

5、过渡层的制备包括：将量子点材料与有机硫醇盐、锌或镉有机羧酸盐混合，以使得量子点材料上形成过渡层；

6、外壳层的制备包括：将选自无机硫化盐、有机硫化盐、金属氧化物和合金类材料中至少一种外壳层原料与具有过渡层的材料进行混合反应。

7、本发明通过上述制备方法制备了一种量子点复合物，该量子点复合物能够将蓝紫波段的光转换为更长波长的光，从而起到防蓝光或紫光的作用。量子点复合物对于蓝紫波段之外的光具有全透的特性，因此，本发明提供的量子点复合物结合了防蓝光膜及减反增透膜的优点，通过多种量子点吸收降低蓝紫波段透过率，同时将其能量转化为特定波长或更长波长的光从而调和光谱。该量子点复合物在照明、护眼、专业摄影领域有较大应用前景。

8、此外，由于量子点发射波长可调节，通过搭配不同的量子点可以实现任意大范围波长的增亮定制化。将原本过滤掉的蓝紫光能量转换为所需要的特定波长的光，提高能量转换效率和低背景下的透光性能。

9、通过对量子点材料进行过渡层的制备，有助于对核心的量子点材料进行功能保护，采用更宽的带隙的合金材料来包覆窄带隙的合金材料，从而对量子点激发后的光强进行缓冲和过渡。

10、外壳层起到基础的物理保护作用，能够提高量子点复合物的耐化学侵蚀，防止高分子材料老化而使得水和氧接触量子点材料而侵蚀量子点。

11、本发明提供的量子点复合物通过高温蓝光稳定型量子点进行更高效率的光转换，从而实现器件对特定透过光的增强。由于本发明增加了器件对蓝光的吸收效率，因此对量子点抗蓝光稳定性及转换率有着较高的要求。本发明提供的量子点复合物在更苛刻的使用条件下具有比普通量子点材料更长的使用寿命及更高的稳定性。耐光老化稳定性更高。

12、在一些具体实施例中，所述量子点材料选自：cdse、cds、cdte、zno、znse、zns、znte、hgs、hgse、hgte、cdznse中的至少一种半导体纳米晶化合物，或至少两种组成的混合类型、梯度混合类型、核壳结构类型或联合类型等结构的半导体纳米晶化合物。在另一些具体实施例中，所述量子点材料选自：inas、inp、inn、gan、insb、inasp、ingaas、gaas、gap、gasb、alp、aln、alas、alsb、cdsete、zncdse中的至少一种半导体纳米晶化合物，或至少两种组成的混合类型、梯度混合类型、核壳结构类型或联合类型等结构的半导体纳米晶化合物。在一些具体实施例中，所述量子点材料包括：caf2、cd1-xznxs、cd1-xznxse、cdseys1-y、pbseys1-y、znxcd1-xte、cds/zns、cd1-xznxs/zns、cd1-xznxse/znse、cdse1-xsx/cdseys1-y/cds、cdse/cd1-xznxse/cdyzn1-yse/znse、cd1-xznxse/cdyzn1-yse/zns e、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，其中，x为0～1，y为0～1。本发明上述各实施例中量子点材料具有量子点的特性，光电性能好。

13、在本发明应用较佳的实施方式中，有机溶剂的质量与阳离子前驱体的摩尔之比为1000g：0.02mol～0.2mol。在一种可选的实施方式中，有机溶剂的质量与阳离子前驱体的摩尔之比为1000g：0.02mol、1000g：0.05mol、1000g：0.08mol、1000g：0.09mol、1000g：0.1mol、1000g：0.15mol、1000g：0.18mol或1000g：0.2mol。

14、量子点材料的制备方法中所使用的有机溶剂为配体；配体选用路易斯碱类。

15、优选地，配体为酸配体、硫醇配体、胺配体、(氧)膦配体、磷脂、软磷脂和聚乙烯基吡啶中的至少一种配体；

16、在一些具体实施例中，酸配体包括但不限于：十酸、十一烯酸、十四酸、油酸和硬脂酸中的一种或多种；硫醇配体包括八烷基硫醇、十二烷基硫醇和十八烷基硫醇中的一种或多种；胺配体包括油胺、十八胺和八胺中的一种或多种；(氧)膦配体包括三辛基膦、三辛基氧膦的一种或多种。本发明实施例量子点表面结合的配体有利于提高量子点材料在凝胶混合溶液中的分散均匀及稳定性。

17、在本发明应用较佳的实施方式中，量子点材料的制备方法中所使用的有机溶剂选自油胺、十二烷基硫醇、油酸、三甲基氧化磷、三辛基膦、三辛基膦硒中的一种或多种的混合物。

18、在本发明应用较佳的实施方式中，在惰性气体或稀有气体的保护条件下待阳离子前驱体升温到300℃～340℃时，加入有机溶剂，并在323℃下保温5-10min；

19、优选地，惰性气体或稀有气体为氮气或氩气。

20、在一种可选的实施方式中，在惰性气体或稀有气体的保护条件下待阳离子前驱体升温到300℃、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃、330℃、335℃或340℃时，加入有机溶剂。

21、在本发明应用较佳的实施方式中，阳离子前驱体的制备方法包括：将锌和/或镉的无机盐，或锌和/或镉的有机羧酸盐与镉和/或锌的无机盐，或镉和/或锌的有机羧酸盐混合；

22、在本发明应用较佳的实施方式中，将锌的有机羧酸盐与镉的有机羧酸盐按照9:1～1:9的混合质量比混合。在一种可选的实施方式中，将锌的有机羧酸盐与镉的有机羧酸盐按照9:1、9:2、9:5、9:8、1:1、1:5、1:6或1:9的混合质量比混合。

23、在本发明应用较佳的实施方式中，将锌的有机羧酸盐与镉的有机羧酸盐在80℃～120℃氩气保护条件下混合。例如在100℃～120℃氩气保护条件下混合。

24、在本发明应用较佳的实施方式中，过渡层的制备过程中，量子点材料的质量与有机硫醇盐的摩尔数、锌或镉有机羧酸盐的摩尔数之比为：1000g：0.01mol～0.09mol：0.01mol～0.09mol；

25、在本发明应用较佳的实施方式中，在氩气保护280℃～340℃条件下加入有机硫醇盐和锌或镉有机羧酸盐，调整反应温度至260℃～320℃形成过渡层。

26、在本发明应用较佳的实施方式中，在氩气保护280℃～330℃、或300℃～340℃条件下加入有机硫醇盐和锌或镉有机羧酸盐。调整反应温度至260℃～300℃或275℃～310℃形成过渡层。

27、在本发明应用较佳的实施方式中，采用梯度注射法加入有机硫醇盐和锌或镉有机羧酸盐；

28、在本发明应用较佳的实施方式中，有机硫醇盐为1-辛硫醇石蜡溶液；

29、在本发明应用较佳的实施方式中，锌或镉有机羧酸盐为锌或镉醋酸盐、锌或镉丙酸盐、锌或镉丁酸盐。

30、在本发明应用较佳的实施方式中，外壳层的制备过程中，外壳层原料的摩尔数与具有过渡层的材料的质量之比为0.02mol～0.5mol：1400g。在一种可选的实施方式中，外壳层原料的摩尔数与具有过渡层的材料的质量之比为0.05mol～0.1mol：1400g；或0.1mol～0.4mol：1400g。

31、在本发明应用较佳的实施方式中，在氩气保护285℃条件下，将外壳层原料与具有过渡层的材料混合反应，然后降温；

32、在本发明应用较佳的实施方式中，外壳层原料为三辛基膦硫。

33、第二方面，本发明还提供了一种防蓝增透的量子点复合物，其由上述的制备方法制得。

34、量子点复合物能够吸收400nm-500nm波长的光，转化为波长增长的光。

35、第三方面，本发明还提供了一种防蓝增透的量子点层，其由上述的制备方法制备的防蓝增透的量子点复合物基质混料混合，成型制得。

36、在一种可选的实施方式中，量子点层能够吸收400nm-500nm波长的光，转化为波长增长的光。

37、在一种可选的实施方式中，量子点层能够吸收400nm-500nm波长的光，转换为特定波长的光，从而满足低背景下的透光性能。

38、基质为玻璃、ps(聚苯乙烯)、pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)、pc(聚碳酸酯)或透明陶瓷。

39、基质为ps(聚苯乙烯)或pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)时，防蓝增透的量子点层具有较高的透明度。

40、第四方面，本发明还提供了一种量子点光转换器件，其包括：至少一个上述的量子点层和至少一个蓝光调节层。

41、在本发明应用较佳的实施方式中，蓝光调节层为蓝光增透层或蓝光减透层。与传统阻隔/吸收或反射/阻隔型技术不同，本发明提供的量子点光转换器件是利用通过蓝光调节层，调节器件对蓝光的吸收效率。可以根据需要增加器件对蓝光的吸收效率或减少器件对蓝光的吸收效率。通过高温蓝光稳定型量子点进行更高效率的转换，从而实现器件对特定透过光的增强。

42、每个量子点层的厚度为0.1mm-4mm；蓝光调节层的厚度为0-500um。

43、量子点光转换器件还包括至少一个阻隔层。

44、本发明利用量子点技术发展的优势，通过廉价易得的量子点材料制备同时具有减透增亮的量子点光转换器件，用于替代传统的反射/折射原理的光学镀膜。相较于同类型器件具有制备工艺简单、极易定制化、成本低、耐酸碱腐蚀的优点。

45、量子点光转换器件例如可以设置一层阻隔层和一层量子点层，也可以设置两层阻隔层，在两层阻隔层之间设置一层量子点层。

46、在一种可选的实施方式中，阻隔层包括不限于防刮膜、防水膜和防辐射膜中的至少一种。阻隔层起到防尘的作用，本领域的技术人员可以根据需要选择阻隔层的类型，如防刮膜、防水膜和防辐射膜。

47、每一个阻隔层的厚度为0.1mm-1mm。

48、第五方面，本发明还提供了一种屏幕保护膜、照明器件、镜头或镜片，其包括：上述的防蓝增透的量子点层或上述的量子点光转换器件。

49、屏幕保护膜包括不限于手机、电脑、平板、电视等具有电子显示屏的屏幕保护膜，起到防蓝增透的作用。

50、镜头包括不限于摄影器材的摄像镜头、投影设备的镜头等。

51、照明器件包括不限于手术灯、台灯、路灯和办公灯。

52、镜片包括不限于眼镜镜片、显微镜镜片、望远镜镜片等。

53、本发明具有以下有益效果：

54、(1)本发明制备了一种量子点复合物，该量子点复合物能够将蓝紫波段的光转换为更长波长的光，从而起到防蓝光或紫光的作用。量子点复合物对于蓝紫波段之外的光具有全透的特性，因此，本发明提供的量子点复合物结合了防蓝光膜及减反增透膜的优点，通过多种量子点吸收降低蓝紫波段透过率，同时将其能量转化为特定波长或更长波长的光从而调和光谱。该量子点复合物在照明、护眼、专业摄影领域有较大应用前景。

55、(2)由于量子点发射波长可调节，通过搭配不同的量子点可以实现任意大范围波长的增亮定制化。将原本过滤掉的蓝紫光能量转换为所需要的特定波长的光，提高能量转换效率和低背景下的透光性能。

56、(3)通过对量子点材料进行过渡层的制备，有助于对核心的量子点材料进行功能保护，采用更宽的带隙的合金材料来包覆窄带隙的合金材料，从而对量子点激发后的光强进行缓冲和过渡。

57、(4)外壳层起到基础的物理保护作用，能够提高量子点复合物的耐化学侵蚀，防止高分子材料老化而使得水和氧接触量子点材料而侵蚀量子点。

58、(5)本发明提供的量子点复合物通过高温蓝光稳定型量子点进行更高效率的光转换，从而实现器件对特定透过光的增强。由于本发明增加了器件对蓝光的吸收效率，因此对量子点抗蓝光稳定性及转换率有着较高的要求。本发明提供的量子点复合物在更苛刻的使用条件下具有比普通量子点材料更长的使用寿命及更高的稳定性。耐光老化稳定性更高。

59、(6)本发明利用量子点技术发展的优势，通过廉价易得的量子点材料制备同时具有减透增亮的量子点光转换器件，用于替代传统的反射/折射原理的光学镀膜。相较于同类型器件具有制备工艺简单、极易定制化、成本低、耐酸碱腐蚀的优点。