[发明专利]一种与封装硅胶高兼容核壳量子点材料及其制备方法

说明书

本发明为一种与封装硅胶高兼容核壳量子点材料及其制备方法。所述的材料包括三部分，由内而外依次为量子点核，量子点壳和量子点表面功能配体层；其中表面功能配体层由单一配体(阳离子封端的有机硅聚合物)组成，包括量子点表面连接壳端的富阳离子保护层，和远壳端的硅氧烷聚合物有机硅链层。本发明的到的材料在与封装硅胶常温混合和加热固化后，未发生荧光衰减，相反量子效率甚至可提升10％以上，实现了量子点同时在抗自发团聚和抗催化固化剂破坏两方面的硅胶兼容。

技术领域

本发明属于纳米荧光材料领域，具体为一种与封装硅胶高兼容核壳量子点材料及其制备方法。

背景技术

目前，通过搭载LED芯片封装工艺，传统荧光材料作为光色转换媒介已经广泛应用于照明显示等领域。在LED芯片封装工艺中，封装硅胶和基于硅胶的封装工艺是目前产业化最成熟、应用最广泛的封装材料和技术。作为新型荧光材料之一，量子点在照明和显示领域已经显示出了很大潜力。但是量子点与LED封装硅胶难以兼容，具体表现在两点：一方面，量子点常规的表面有机物配体与硅胶的有机组成差别很大，造成量子点表面难以与硅胶相溶，从而引发量子点团聚结块，发生自身淬灭；另一方面，封装硅胶中的催化固化剂团聚现象往往由于量子点表面存在的有机基团与封装硅胶不相溶所引起。同时发光效率严重下降，一方面来自于量子点的团聚，另一方面则由于封装硅胶中的催化固化剂(如Pt等)会与常规量子点(特别是基于硫族化合物的量子点，如CdSe，CdS，ZnS等量子点)表面的非金属硫族元素反应，从而破坏量子点表面结构导致严重的荧光淬灭，这一现象在LED封装和高温老化过程中尤为明显。

现有的封装硅胶兼容量子点，通常采用在量子点表面进行有机硅修饰的方法来提高量子点在硅胶中的分散性从而提高发光效率，但是此种方法并不能有效阻止催化固化剂对量子点造成的荧光淬灭。同时，上述改良量子点的有机硅修饰结构往往由两种或多种有机硅通过缩合、嫁接等方式形成，制备工艺较复杂、成本较高。例如发明人之前的研究(详见文献Nanoscale,2017,9(43):16836-16842；WOS:000414960900036),所用方法是通过量子点生长壳层的过程中分阶段加入“氨基-PDMS”和“Zn-PDMS”两种物质，从而得到由上述两种物质共同修饰的量子点。由于PDMS为长链聚合物，会产生位阻效应这一原因，得到的产品存在两种配体用量配比不好调控，以及长链配体间位阻效应导致的配体生长不均匀不牢靠，材料表面缺陷增多几方面的不足。

发明内容

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种与封装硅胶高兼容核壳量子点材料及其制备方法。该材料通过在量子点表面进行单种阳离子封端的有机硅链修饰形成表面功能配体层。其中，上述单种有机硅链为阳离子封端的有机硅链，即一端为阳离子元素，其余部分为硅氧烷聚合物；上述形成的表面功能配体层，与量子点相连接的部分为富阳离子层，其余部分为硅氧烷聚合物。此种表面功能配体层，富阳离子层可以有效防止硅胶中催化固化剂对量子点表面结构的破坏；硅氧烷聚合物链可以与硅胶高度溶合，有效防止量子点的团聚，从而达到对量子点的两方面保护，防止团聚的同时阻止催化固化剂的破坏，实现其在硅胶中高度兼容。

该制备方法为在已成型的核壳量子点基础上进行“阳离子-PDMS”表面修饰，即通过采用原位表面修饰，将单种阳离子封端的有机硅链生长到量子点壳层表面，形成表面功能配体层。其中，上述具有阳离子封端的有机硅链由阳离子反应前体与常规有机硅聚合物反应制得；原位表面修饰即将量子点核壳结构表面的非金属原子与配体中阳离子端对位结合生长；克服了已有量子点表面有机硅修饰工艺复杂，多种有机硅同时修饰带来的位阻效应和由此产生的表面缺陷，以及所修饰有机硅与量子点结合不牢靠的缺点。

本发明的技术方案是，