一种具有双组分基底的量子点复合材料及其制备方法_2

文档序号:9661010阅读:来源:国知局
提尚稳定性。
[0026]二氧化硅具有高的结构强度、热稳定、机械稳定、化学稳定、高导热等特性,能够很 好的弥补聚苯乙烯热稳定和化学稳定性相对较差、机械特性相对较差及导热性能相对较差 的缺点。
[0027]聚苯乙烯和二氧化硅复合材料综合了聚苯乙烯和二氧化硅的优点,并能够相互弥 补各自存在的缺点,优势互补,从而能够提高该微胶囊的热稳定性、化学稳定性、机械稳定 性及结构稳定性,从而使得微胶囊的稳定性较高。
[0028] (3)本发明在量子点复合材料的制备过程中,过硫酸铵作为聚合反应的引发剂引 发聚苯乙烯聚合生成聚聚苯乙烯,同时作为酯类水解催化剂催化正硅酸乙酯水解生成二氧 化硅,这样使聚苯乙烯的界面聚合反应和正硅酸乙酯的界面水解反应同时进行,界面聚合 反应和水解反应彼此之间的协同作用,很好的控制了反应体系的整体反应速度,使制备的 微胶囊具有很好的结构均匀性和稳定性,从而可以实现粒度分布均匀、结构稳定的微胶囊 的制备。
[0029]在制备微胶囊层后,再经聚合氯化铝和三氨基硅烷溶液处理,从而改性微胶囊层 表面电荷,并且在三氨基硅烷的多氨基与巯基羧酸结合形成三维的多位点接枝,这样在表 面电荷和多位点接枝的双重作用下,量子点非常牢固地组装在微胶囊层的表面,可有效地 防止量子点表面巯基类配体的脱落,量子点本具有非常好的时间稳定性,以及在一定酸、 碱、氧化环境中酸、碱稳定性和抗氧化稳定性,与此同时还保持了量子点的良好生物兼容 性,从而大大提高了量子点在具体应用中的稳定性。
[0030] (4)本发明的量子点复合材料,可以用于在量子点在发光器件、荧光成像、太阳能 电池、荧光检测和生物标记等方面。
【具体实施方式】
[0031]下面通过实施例来进一步说明本发明的量子点复合材料的制备过程,但不应认为 本发明仅局限于以下的实施例中,其中wt%为质量分数。
[0032]巯基羧酸修饰的量子点溶液的制备方法采用本领域常规使用的制备方法。本发明 将含有量子点阳离子的金属盐(阳离子例如可以为Zn2+、Cd2+或Hg2+)与巯基羧酸络合生成阳 离子前躯体,再与阴离子前躯体(阴离子例如可以为S2_、Se2_STe2_)加热回流使得量子点成 核并生长,从而制得巯基羧酸修饰的量子点溶液。加热回流的温度为60~90°C,时间为3~ 1 2h。例如,巯基羧酸修饰的碲化镉、硒化镉量子点溶液的制备方法可以参考CN 102786037A,巯基羧酸修饰的硫化锌量子点溶液的制备方法可以参考CN103242829A。量 子点还可以由巯基羧酸修饰的硫化镉、硒化锌或碲化锌溶液自装而成。本发明下述的各实 施例详述巯基羧酸修饰的碲化镉的制备方法。
[0033]实施例1
[0034] (1)按质量比为6:9:1混合相变温度为25°C的25#石蜡、苯乙烯和正硅酸乙酯,得到 混合物;
[0035]将上述混合物添加到500mL圆底烧瓶中,采用片状不锈钢进行搅拌,在1500转/min的搅拌速度下水浴加热至60°C,将lg的十二烷基苯磺酸钠加入至ijlOOmL水中,分散均勾,并 添加到圆底烧瓶中乳化20min后,然后再升温至80°C,在1500转/min的搅拌速度下继续乳化 lOmin,得到均匀的微乳液,其中,十二烷基苯磺酸钠的质量与石蜡、苯乙烯和正硅酸乙酯的 质量之和的比值为1:13;
[0036]乳化完成后,将水浴的温度调节到85°C。将lg的过硫酸铵溶解在7.5mL的去离子水 中,并缓慢的向圆底烧瓶中滴加至完全。以1500转/min的搅拌速度搅拌30min后,将机械搅 拌的速度调为1000转/min,并将水浴的温度调至80°C,反应1.5h后,水解反应和聚合反应进 行完全。反应液降至室温后,向室温的反应液中添加饱和的NaCl水溶液10mL进行破乳,静置 30min后,有分层现象,把分层的乳液通过真空抽虑的方式用蒸馏水洗涤6次,并用真空干燥 箱在45°C的条件下真空干燥6h,最终得到以相变材料为核,聚苯乙烯和二氧化硅为壳的微 胶囊,其中,过硫酸铵的质量与石蜡、苯乙烯和正硅酸乙酯的质量之和的比值为1:16。
[0037] 通过扫描电子显微镜照片表征可知:微胶囊粒径为160nm~200nm,粒径分布均勾, 而且微胶囊的形状比较规整,表面光滑。
[0038] (2)将透光的ΙΤ0导电玻璃切成2*1.5cm的小块,切好的小块导电玻璃分别置于稀 盐酸、无水乙醇、去离子水各超声清洗15min,吹干待用。称取lg分散性好的微胶囊置于烧杯 中,加去离子水至l〇ml,超声震荡30min,得到微胶囊的分散液。量取移至到两个2*2.5ml的 称量瓶中,将洗干净待用的导电玻璃垂直插入其中。鼓风干燥箱55°C反应温度下垂直生长 12h,从而制得自组装有微胶囊层的导电玻璃。
[0039] (3)将自组装有微胶囊层的导电玻璃放入到100mL聚合氯化铝溶液中,聚合氯化铝 溶液的浓度0.05wt%,lmin后取出干燥,然后再将导电玻璃放入到100mL三氨基硅烷溶液, 该溶液的溶剂无水乙醇,三氨基硅烷溶液的浓度为〇 . 5wt%,三氨基硅烷的化学式为!1必-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH- (CH2)3-Si- (0CH3) 3,20min后取出干燥,得到组装有改性微胶囊层的 导电玻璃。
[0040] (4)称取2mg碲粉和24mg硼氢化钠,移至带瓶塞的小瓶当中,通氮气5min,盖好瓶 塞。注射器抽取高纯水2mL,注射到小瓶中,然后再排出瓶内反应产生的气体。将整个小瓶装 置放入水浴锅中,反应温度为32°C,2h后取出,制备得紫色新鲜的前驱液。
[0041 ] 100mg氯化镉加入100mL水中,玻璃棒搅拌至氯化镉颗粒完全溶解,加入巯基乙酸 (TGA)再将整个液体移至高压釜内衬里,通氮除氧30min,得到混合液。
[0042]密封好除过氧的氯化镉溶液,注射器抽取lmL新鲜制备好的前驱液并快速移至到 氯化镉溶液中(蹄粉、硼氢化钠、氯化镉和疏基乙酸的摩尔比例为1:41:33:9),加入氢氧化 钠溶液将PH调节至10,盖好盖,组装好高压釜,80°C水热反应12h,得到巯基乙酸修饰的量子 点水溶液。
[0043] (5)将步骤(3)得到的组装有改性微胶囊层的导电玻璃垂直放置于巯基乙酸修饰 的量子点水溶液lh,自然干燥后,重复进行,反复5次,完成在光子晶体薄膜上的五层量子点 自组装,从而形成量子点复合材料。
[0044] (6)米用焚光分光光度计检测不同温度下的量子点复合材料,量子点的激发波长 400nm,荧光分光光度计入射和出射狭缝光谱通带均为5nm的条件下,测定体系的荧光光谱, 得到最大荧光强度。
[0045]表1
[0047]实施例2
[0048] (1)按质量比为10:15:4混合相变温度为35°C的35#石蜡、苯乙烯和正硅酸乙酯,得 到混合物;
[0049]将上述混合物添加到500mL圆底烧瓶中,采用片状不锈钢进行搅拌,在1500转/min 的搅拌速度下水浴加热至60°C,将lg的十二烷基苯磺酸钠加入到100mL的去离子水中分散 均勾,并添加到圆底烧瓶中乳化l〇min后,然后再升温至80°C,在1500转/min的搅拌速度下 继续乳化20min,得到均匀的乳白色微乳液,其中,十四烷基硫酸钠的质量与石蜡、苯乙烯和 正硅酸乙酯的质量之和的比值为1:25;
[0050] 乳化完成后,将水浴的温度调节到85°C。将lg的过硫酸铵溶解在7.5mL的去离子水 中,并缓慢的向圆底烧瓶中滴加至完全。以1500转/min的搅拌速度搅拌15min后,将机械搅 拌的速度调为1000转/min,并将
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