[发明专利]基于锰掺杂硫化锌量子点诱导苝衍生物探针自组装白光纳米材料的制备方法

说明书

本发明提供一种基于锰掺杂硫化锌量子点诱导苝衍生物探针自组装白光纳米材料的制备方法，属于白光纳米材料技术领域。解决现有的白光纳米材料的制备方法工艺繁琐、材料成本高的问题。该方法将PEI/Mn‑ZnS QDs溶液和苝衍生物探针溶液混合，将得到的混合液冷冻干燥，得到白光纳米材料。本发明的制备方法简单、原料价格低廉，所得白光纳米材料的存在形式多样，可在固体、溶液、凝胶、器件等状态下发射较强白光。

技术领域

本发明属于白光纳米材料技术领域，具体涉及一种基于锰掺杂硫化锌量子点诱导苝衍生物探针自组装白光纳米材料的制备方法。

背景技术

商品化的白光LED一般是通过在蓝光LED(或紫外LED)上涂覆荧光粉实现的。这些荧光粉大多含有价格昂贵的稀土元素，且制作白光器件的程序复杂，所得到的白光亦在光谱特性、发光质量等方面存在各自的问题。

由于当今社会对照明以及显示器件的需求日渐增加，白光材料及其器件的合成也成为热门领域之一。制作白光LED的方法主要有两种：一种是电致发光(蓝光LED结合红光LED和绿光LED)，另一种是光致发光。目前生产的白光LED大部分是通过第二种方法，即在蓝光LED(450-470nm)表面涂覆黄色(或绿色和红色掺杂)荧光粉，或在紫外LED表面涂覆两种荧光粉的混合物制成的。

目前报道的用于制作白光LED的新型发光材料已有多种，如有机金属骨架、有机化合物、有机金属复合物、无机材料等等。其中有机材料因其低成本、低毒性、溶液可加工性能良好、发色基团灵活可调等特点，在白光材料的制作中体现出了极大的应用潜能。有机小分子探针在合成光致发光的白光材料应用方面已有报道，Xin Zhang等人通过巧妙的调节溶液pH值以及苝酰亚胺囊泡和基于双芘分子的能量供体之间的能量转移过程，得到了发白光的溶液(Nat.Chem.,2009,1,623)。Qing-Yuan Yang等人通过在聚亚甲基链末端连接4-吡啶酮合成了一种双官能团的有机分子，得到了近乎纯白色的有机白光材料，可以掺杂到聚合物膜中，也可制作成固体(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,4572)。

苝衍生物探针是一种含有平面芳环结构的新型有机小分子探针，结构式如式Ⅰ或式Ⅱ所示，其中式Ⅰ为二萘嵌苯衍生物探针，式Ⅱ为苯并苝衍生物探针，该探针具有良好的光稳定性、热稳定性及较高的发光效率。大多数的苝衍生物探针可通过π-π叠加或疏水作用产生集聚，而集聚作用通常会导致荧光猝灭，阻碍其在发光材料中的应用，但在特定条件下，可通过诱导探针可控自组装产生具有较大斯托克斯位移、宽光谱的缔合物荧光，这对于白光材料来讲是十分有益的。苝衍生物探针已通过荧光共振能量转移体系(J.Phys.Chem.C2013,117,23178)及共掺杂体系(J.Mater.Chem.C,2013,1,7866)等逐渐被应用于白光材料的研发领域。目前还没有基于苝衍生物探针缔合物荧光的固体白光纳米材料的报道。

量子点因其发光颜色可调、量子产率高、光稳定性好等优点，以不同的形式被应用于白光LED领域。2012年，TeresaE.Rosson等人利用甲酸处理的方法合成了超小尺寸的CdSe量子点，得到了全光谱发射的白光量子点(J.Am.Chem.Soc.2012,134,8006)。2014年，Ruizheng Liang等人利用层状双氢氧化物纳米片、聚乙烯醇-CdSe/ZnS量子点合成了发白光的二维韧性薄膜，且颜色从绿色到红色可调(Chem.Mater.2014,26,2595)。此外，量子点与荧光粉的复合白光材料也有报道，2012年，Xiebing Wang等人合成了CdS:Cu/ZnS量子点，并将其与YAG:Ce荧光粉一起涂覆于蓝光LED上，成功制备了白光LED器件(Adv.Mater.2012,24,2742)。量子点还因其表面可修饰性成功应用于复合白光材料，2014年，Naibo Lin等人充分利用丝蛋白本身的特性，将羧基修饰的发射蓝色荧光的ZnSe量子点和发黄光的CdTe量子点通过氢键识别作用连接到丝蛋白表面，并通过调节二者的比例，得到发白光材料(Adv.Funct.Mater.2014,24,5284)。