可发射白色荧光的CdSe量子点硅树脂复合材料及制法

摘要

本发明涉及的可发射白色荧光的量子点硅树脂复合材料为由在可见光区是无色透明的硅树脂和均匀分散于该硅树脂内的CdSe量子点白光混合物构成的可发射白色荧光的量子点硅树脂复合材料；该可发射白色荧光的量子点硅树脂复合材料中的CdSe量子点白光混合物与在可见光区是无色透明的硅树脂的重量份配比为1～8∶99～92；其制备步骤是先制备CdSe量子点白光混合物溶液，然后按复合材料中白光荧光物质含量取相应体积的CdSe量子点白光混合物溶液加入到硅树脂中，均匀混合后，抽出溶剂，均匀涂覆于光滑玻璃片上，固化成型，得到可发射白色荧光的量子点硅树脂复合材料；该复合材料在紫外光激发下能够发射出白光，且光致发光光谱连续，谱峰平滑，峰型接近于太阳光谱，适用于电光器件，白光LED固体照明器件的发光材料。

说明书

发明领域

本发明涉及一种量子点硅树脂复合材料及制法和用途，特别涉及一种制备方法 和用途。

背景技术

白光发光二极管(White light emitting diodes，简称WLED)，是一种新型固体冷 光源，以无污染、长寿命、体积小、节能、耐振动、抗冲击并能较好地反映照射物 体的真实颜色等特点，被视为LED产业中最被看好的新兴产品。目前科学研究发现 WLED中光老化并不是树脂老外的唯一原因，而造成WLED寿命降低的另一个原 因是荧光粉的散射作用。在WLED实际应用中，避免由荧光粉散射而引起树脂老化 的办法主要是使荧光粉层尽量远离LED芯片。但这个方法虽然能够在一定程度上减 轻荧光粉光散射所造成的负面影响，但不能彻底解决这个问题。想要解决这个问题 就需要使用不产生光散射的荧光粉。

近几年来，在可见光波段发光的II-VI族半导体量子点作为极佳备选材料也已 被应用于白光LED器件。半导体量子点即零维纳米材料，它在三个维度上的尺寸都与 电子平均自由程相近，具有独特的分立能级体系，因此又被称为人造原子。由于量 子尺寸效应，量子点以CdSe为例与传统荧光粉相比具有以下特点：只需控制CdSe的 粒径大小，就可以得到发光波长几乎覆盖整个可见光波段的荧光；不同发射波长的 蓝光LED都可以对CdSe纳米材料进行激发。这些性质都是传统荧光粉根本无法实现 的。

利用有机金属化学气相沉积法(MOCVD)生长的InGaN/GaN蓝紫光LED已进入 商业化生产阶段，因而以InGaN/GaN蓝紫光LED为基底，旋涂绿光及红光量子点荧 光材料，利用量子点的光致发光特性来实现白光器件是一种不错的选择。近年来， Demir等在这方面取得了一系列重要的成功。其中最令人兴奋的进展就是白色暖光 源的实现，选择红(613nm)、绿(555nm)、蓝(452nm)三色量子点构成白光。 调节三色量子点的成分含量，就能得到白光LED发射光谱，但在光谱中缺少520nm左 右的蓝绿光和580nm左右的黄光。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可发射白色荧光的CdSe量子点硅树脂复合材料；

本发明的另一目的在于提供所述可发射白色荧光的CdSe量子点硅树脂复合材 料的制备方法；

本发明的再一目的在于提供所述可发射白色荧光的CdSe量子点硅树脂复合材 料的用途。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的发射白色荧光的CdSe量子点硅树脂复合材料，其由硅树脂和均匀 分散于该硅树脂内的CdSe量子点混合物组成；所述CdSe量子点混合物与所述硅树 脂的重量份配比为1～8∶99～92；

所述硅树脂为在可见光区透光率大于85％的透明硅树脂；

所述CdSe量子点混合物由光致发光波长455nm的CdSe量子点、光致发光波长 490nm的CdSe量子点、光致发光波长523nm的CdSe量子点、光致发光波长546nm 的CdSe量子点、光致发光波长575nm的CdSe量子点和光致发光波长623nm的 CdSe量子点组成。所述CdSe量子点混合物中的CdSe量子点粒径小于5nm。

本发明提供的可发射白色荧光的CdSe量子点硅树脂复合材料的制备方法，气制 备步骤如下：

(1)分别称取不同粒径的六种CdSe量子点，并分别加入至正己烷中，经充分超 声分散得到六种CdSe量子点浓度均为0.1mol/L的CdSe量子点正己烷透明溶液；

所述六种CdSe量子点正己烷透明溶液分别含光致发光波长455nm的CdSe量子点及 正己烷的第一CdSe量子点正己烷透明溶液、含光致发光波长490nm的CdSe量子点及正 己烷的第二CdSe量子点正己烷透明溶液、含光致发光波长523nm的CdSe量子点及正己 烷的第三CdSe量子点正己烷透明溶液、含光致发光波长546nm的CdSe量子点及正己烷 第四CdSe量子点正己烷透明溶液、含光致发光波长575nm的CdSe量子点及正己烷的第 五CdSe量子点正己烷透明溶液及含光致发光波长623nm的CdSe量子点和正己烷第六 CdSe量子点正己烷透明溶液；

(2)将所述第一CdSe量子点正己烷透明溶液、第二CdSe量子点正己烷透明溶 液、第三CdSe量子点正己烷透明溶液、第四CdSe量子点正己烷透明溶液、第五CdSe 量子点正己烷透明溶液和第六CdSe量子点正己烷透明溶液按体积比为1∶1∶1～2∶2～ 8∶2～8的比例充分混合，得到含六种CdSe量子点的CdSe量子点混合物正己烷透明 溶液；

(3)将步骤(2)得到的含六种CdSe量子点的CdSe量子点混合物正己烷透明 溶液与硅树脂混合均匀，抽出其中的正己烷溶剂，之后将其均匀涂覆于光滑玻璃片 上，150℃固化1h，得到可发射白色荧光的CdSe量子点硅树脂复合材料，该可发射 白色荧光的CdSe量子点硅树脂复合材料中的CdSe量子点混合物与硅树脂的重量份 配比为1～8∶99～92；所述的硅树脂为在可见光区透光率大于85％的硅树脂。所述 的CdSe量子点混合物中的CdSe量子点粒径均小于5nm。

本发明提供的可发射白色荧光的CdSe量子点硅树脂复合材料在用于电光器件、 白光LED固体照明器件中的发光材料上的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明通过采用六种发光波长的CdSe量子点进行配色获得发射白光的荧光 材料，实现了材料的光致白光。

2、本发明方法制备的发射白色荧光的量子点硅树脂复合材料具有较高的耐热 性，不因环境温度的升高而变质；在紫外光的激发下光致发光光谱连续，谱峰平滑， 接近于太阳光谱。

3、本发明方法制备的发射白色荧光的量子点硅树脂复合材料仅含CdSe量子点 和硅树脂，未有其它掺杂。

4、本发明方法制备的发射白色荧光的量子点硅树脂复合材料中的CdSe量子点 未经包覆。

5、本发明发射白色荧光的量子点硅树脂复合材料的制备方法制备简单，制作时 间短，可重复性好，毒性小，成本低。

6、本发明方法的原材料很容易从市场上购买或加工得到，特别是通过调节CdSe 量子点尺寸来控制发射波长，具有好的显色性，不需要仔细地均衡各种荧光。

7、本发明的发射白色荧光的量子点硅树脂复合材料可用于白光LED代替荧光 粉，可以避免传统荧光粉所引起的光散射作用，延长白光LED的使用寿命；同时改 善空间色度的均匀性。

具体实施方式：

下面结合实施例(但不限于所举实施例)进一步描述本发明：

实施例1

(1)分别称取0.76g(4mmol)六种不同粒径的CdSe量子点，并分别加入40ml 正己烷中，超声分散15分钟使其充分分散，得到六种CdSe量子点浓度均为0.1mol/L 的CdSe量子点正己烷透明溶液；该六种CdSe量子点正己烷透明溶液发射不同波长光；

上述六种溶液中的CdSe量子点粒径分别为：2.31±0.04nm，2.92±0.04nm， 3.35±0.12nm，3.68±0.06nm，4.23±0.12nm，4.74±0.23nm；实际上CdSe量子 点粒径只要小于5nm均可。

(2)分别量取10ml CdSe量子点正己烷透明溶液a，10ml CdSe量子点正己烷 透明溶液b，10ml CdSe量子点正己烷透明溶液c，20mlCdSe量子点正己烷透明溶 液d，20ml CdSe量子点正己烷透明溶液e，和20ml CdSe量子点正己烷透明溶液f， 将上述六种CdSe量子点正己烷透明溶液充分混合得到发射白光的CdSe量子点白光 混合物溶液；

(3)取20ml步骤(2)中制备的发射白光的CdSe量子点白光混合物溶液与38.2g 硅树脂(Dow Corning OE-6550)混合均匀后，抽出其中的正己烷溶剂，之后将其均 匀涂覆于光滑玻璃片上，150℃固化1h，即可得到发射白色荧光的CdSe量子点硅树 脂复合材料，其中的CdSe量子点白光混合物与硅树脂的重量份配比为1∶99；硅树 脂为在可见光区透光率大于85％的硅树脂。本实施例制备的复合材料在365nm紫外 灯下激发可发射白色荧光。

实施例2

(1)分别称取0.76g(4mmol)六种不同粒径的CdSe量子点，并分别加入40ml 正己烷中，超声分散15分钟使其充分分散，得到六种CdSe量子点浓度均为0.1mol/L 的CdSe量子点正己烷透明溶液；该六种CdSe量子点正己烷透明溶液发射不同波长光；

上述六种溶液中的CdSe量子点粒径分别为：2.31±0.04nm，2.92±0.04nm， 3.35±0.12nm，3.68±0.06nm，4.23±0.12nm，4.74±0.23nm；实际上CdSe量子 点粒径只要小于5nm均可。

(2)分别量取10ml CdSe量子点正己烷透明溶液a，10ml CdSe量子点正己烷透 明溶液b，20ml CdSe量子点正己烷透明溶液c，20mlCdSe量子点正己烷透明溶液d， 40ml CdSe量子点正己烷透明溶液e，和40ml CdSe量子点正己烷透明溶液f，将上述 六种CdSe量子点正己烷透明溶液充分混合得到发射白光的CdSe量子点白光混合物 溶液；

(3)取20ml步骤(2)中制备的发射白光的CdSe量子点白光混合物溶液与7.6g 硅树脂(Dow Corning OE-6550)混合均匀后，抽出其中的正己烷溶剂，之后将其均 匀涂覆于光滑玻璃片上，150℃固化1h，即可得到发射白色荧光的CdSe量子点硅树 脂复合材料，其中的CdSe量子点白光混合物与硅树脂的重量份配比为5∶95；硅树 脂为在可见光区透光率大于85％的硅树脂。本实施例制备的复合材料在365nm紫外 灯下激发可发射白色荧光。

实施例3

(1)分别称取0.76g(4mmol)六种不同粒径的CdSe量子点，并分别加入40ml 正己烷中，超声分散15分钟使其充分分散，得到六种CdSe量子点浓度均为0.1mol/L 的CdSe量子点正己烷透明溶液；该六种CdSe量子点正己烷透明溶液发射不同波长光；

上述六种溶液中的CdSe量子点粒径分别为：2.31±0.04nm，2.92±0.04nm， 3.35±0.12nm，3.68±0.06nm，4.23±0.12nm，4.74±0.23nm；实际上CdSe量子 点粒径只要小于5nm均可。

(2)分别量取10ml CdSe量子点正己烷透明溶液a，10ml CdSe量子点正己烷 透明溶液b，20ml CdSe量子点正己烷透明溶液c，40mlCdSe量子点正己烷透明溶 液d，80ml CdSe量子点正己烷透明溶液e，和80ml CdSe量子点正己烷透明溶液f， 将上述六种CdSe量子点正己烷透明溶液充分混合得到发射白光的CdSe量子点白光 混合物溶液；

(3)取20ml步骤(2)中制备的发射白光的CdSe量子点白光混合物溶液与4.5g 硅树脂(Dow Corning OE-6550)混合均匀后，抽出其中的正己烷溶剂，之后将其均 匀涂覆于光滑玻璃片上，150℃固化1h，即可得到发射白色荧光的CdSe量子点硅树 脂复合材料，其中的CdSe量子点白光混合物与硅树脂的重量份配比为8∶92；硅树 脂为在可见光区透光率大于85％的硅树脂。本实施例制备的复合材料在365nm紫外 灯下激发可发射白色荧光。