量子点-MOF复合彩色滤光膜及其制备方法与流程

量子点-mof复合彩色滤光膜及其制备方法
技术领域
1.本发明属于复合材料技术领域，具体涉及量子点-mof复合彩色滤光膜及其制备方法。


背景技术：

2.在液晶显示器(liquid crystal display,lcd)中，彩色滤光膜(color filter,cf)作为实现色彩化的显示模组，是不可缺少的重要一环。传统的彩色滤光膜使用颜料型光刻胶通过吸收其他波长的光线以得到所需颜色的光。然而，这种彩色滤光膜对光线的利用率低，且色纯度较低(半峰宽＞50nm)，无法实现广色域显示。
3.量子点(quantum dots,qd)作为一种新型半导体纳米材料，具有发射光谱可调、半峰宽窄、荧光效率高等优势，因此被广泛应用于液晶显示领域以有效提高显示器的色饱和度及色域，是未来显示市场极具前景的发光材料。然而，目前市场上量子点在液晶显示中主要以光学膜或者扩散板的形式存在，尚无应用在液晶显示上层的彩色滤光膜中。主要原因之一是现有的量子点光/热稳定性较低，无法满足彩色滤光膜工艺要求；其次高荧光效率的量子点通常溶解于非极性溶剂中，直接将量子点加入彩色滤光膜中会发生严重的聚集和光效率损失。因此，急需一种有效的量子点彩色滤光膜来解决上述技术问题，以实现量子点彩色滤光膜在液晶显示中的快速发展。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供量子点-mof复合彩色滤光膜及其制备方法。所制得量子点-mof复合彩色滤光膜半峰宽较窄，荧光产率高，稳定性好，有利于实现量子点彩色滤光片的液晶显示面板的量产。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：量子点-mof复合彩色滤光膜的制备方法，包括以下步骤：s1、合成量子点；s2、使用表面改性剂对量子点进行表面改性；s3、合成纳米mof；s4、改性后的量子点和mof的复合形成包含量子点-mof复合材料的溶液，s5、在基板上加入包含量子点-mof复合材料的溶液；s6、对基板上包含量子点-mof复合材料的溶液进行光/热固化，形成预制膜；s7、对所述预制膜进行光/热处理，以形成彩色滤光膜。
6.作为上述技术方案的优选，所述量子点包含但不限于cdse、cdznse、cdse/zns、cdse/zns、cdznse/zns、cdse/znse、cdznse/znse、cdse/znse/zns、cdznse/znse/zns、inp、inp/znse、inp/znse/zns、cspbbr3、cspbcl3、cspbi3、cspb(cl/br)3、cspb(br/i)3中的任意一种或多种；
7.表面改性剂包含但不限于油胺、油酸、c6-c20烷基硫醇、三苯基膦、三苯基氧膦、三辛基膦、三辛基氧膦、巯基聚乙二醇、巯基聚乙二醇脂肪酸酯、巯基聚丙二醇、巯基聚丙二醇脂酸酯、巯基聚甘油、巯基聚甘油脂肪酸酯、巯基-山梨醇酐脂肪酸酯中的任意一种或多种；
8.所述纳米mof包括但不限于uio-67、uio-66、mof-5、mof-1、mof-74中的任意一种或多种。
9.作为上述技术方案的优选，改性后的所述量子点中加入引发剂，再和mof的复合。
10.作为上述技术方案的优选，所述引发剂包含但不限于2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄基1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯、2,4-二羟基二苯甲酮、二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷中的任意一种或多种。
[0011]
作为上述技术方案的优选，包含量子点-mof复合材料的溶液中添加有溶剂，溶剂包含但不限于十二烷基甲基丙烯酸酯、2-甲基-2-金刚烷基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯
[0012]
量子点-mof复合彩色滤光膜，由上述制备方法制得。
[0013]
本发明的有益效果是：
[0014]
1.本发明通过将量子点嵌入mof材料的孔洞中，实现了激发能量从mof到量子点的有效转移，显著提高了量子点的荧光效率；
[0015]
2.mof材料的孔洞增加了量子点之间的位阻，避免了量子点团聚及发生离子交换的可能性，改善了量子点的稳定性(热稳定性、辐照稳定性、湿度稳定性等)；
[0016]
3.本发明提供的量子点-mof彩色滤光膜，具有更高的色纯度及高蓝光吸收系数，提升了液晶显示器件的色域并提高了激发光的光利用率。
附图说明
[0017]
图1是实施例1中制备的量子点-mof材料的荧光发射光谱；
[0018]
图2是对比例1中的彩色滤光膜的荧光发射光谱。
具体实施方式
[0019]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]
实施例1
[0021]
硒化镉量子点-mof纳米复合材料的制备
[0022]
1)硒化镉量子点的制备：
[0023]
在三口烧瓶中加入0.5mmol氧化镉、2ml油酸、15ml 1-十八碳烯，1mmol醋酸锌，在120℃抽真空2小时以去除水氧，然后升温至290℃并快速注入0.8mmol top-se，保持5、30、60min后降至室温，使用正己烷和丙酮纯化产物，将沉淀物溶解于正己烷中，反应结束以形成红、绿、蓝三种颜色的硒化镉量子点己烷溶液；
[0024]
2)量子点的改性：
[0025]
将硒化镉量子点(1ml)通过用丙酮再沉淀并分散在吡啶(1ml)中，在玻璃管中在80℃下加热24小时，以完成配体与吡啶的交换。在悬浮液变得澄清后，将溶液冷却至室温，加入过量的己烷以沉淀量子点并重新分散在1ml吡啶中，使其浓度达到100mg/ml，作为后续实验的量子点储备液；
[0026]
3)mof-3的合成：
[0027]
将0.16mmol醋酸锌二水溶解在dmf(2ml)中，并快速加入溶有2-氨基对苯二甲酸(0.059mmol)的dmf(3ml)溶液中，然后将混合物在室温下搅拌30分钟。离心收集产物，用dmf/乙醇洗涤3次，减压干燥，得到mof-3白色粉末；
[0028]
4)量子点-mof复合材料的制备：
[0029]
使用超声波处理将粉末状纳米级mof-3分散在dmf(5ml)中。然后，将吡啶封端的硒化镉量子点(0.1ml)在搅拌下快速注入上述溶剂中。将悬浮液在室温下再搅拌5分钟，通过离心分离得到量子点-mof-3，然后加入十二烷基三乙氧基硅烷、byk-361n流平剂、byk-1790消泡剂，完全溶解后得到量子点-mof复合材料溶液。
[0030]
实施例2
[0031]
1)磷化铟量子点的制备：
[0032]
在三口烧瓶中加入5ml十四酸铟、10ml 1-十八碳烯，在120℃抽真空2小时以去除水氧，然后降至室温，加入0.1mmol三(三甲基硅基)膦，并升温至290℃保持1、15、40min后降至室温，使用正己烷和丙酮纯化产物，将沉淀物溶解于正己烷中，反应结束以形成红、绿、蓝三种颜色的磷化铟量子点己烷溶液；
[0033]
2)量子点的改性：
[0034]
将磷化铟量子点(1ml)通过用丙酮再沉淀并分散在吡啶(1ml)中，在玻璃管中在80℃下加热24小时，以完成配体与吡啶的交换。在悬浮液变得澄清后，将溶液冷却至室温，加入过量的己烷以沉淀量子点并重新分散在1ml吡啶中，使其浓度达到100mg/ml，作为后续实验的量子点储备液；
[0035]
3)mof及量子点-mof复合材料的制备同实施例1的3)4)步骤。
[0036]
实施例3
[0037]
钙钛矿量子点-mof纳米复合材料的制备
[0038]
1)钙钛矿量子点的制备：
[0039]
将0.75mmol醋酸甲脒、0.2mmol三水合醋酸铅、2ml油酸、0.6mmol油胺卤化物(蓝光—油胺氯、绿光—油胺溴、红光—油胺碘)和8ml正辛烷混合在50ml的烧杯中。接着将烧杯和混合溶液置于高能超声柱下，在大气环境中进行反应，用仪器自带的温度探测仪实时检测溶液反应温度。得到的产物通过乙酸乙酯离心纯化两次去除未反应的前驱体和杂质。得到的沉淀最终分散在正己烷溶剂中。
[0040]
2)钙钛矿量子点的改性：
[0041]
将钙钛矿量子点(1ml)通过用乙酸乙酯再沉淀并分散在吡啶(1ml)中，在玻璃管中在50℃下加热48小时，以完成配体与吡啶的交换。在悬浮液变得澄清后，将溶液冷却至室温，加入过量的乙酸乙酯以沉淀量子点并重新分散在1ml吡啶中，使其浓度达到100mg/ml，作为后续实验的量子点储备液；
[0042]
3)mof及量子点-mof复合材料的制备同实施例1的3)4)步骤。
[0043]
对比例1
[0044]
与实施例2步骤前两步相同，仅进行磷化铟量子点的制备，直接将量子点加入彩色滤光膜中。
[0045]
量子点彩色滤光膜的制备：
[0046]
1)设置有多个像素隔离结构的玻璃基板，将上述所得量子点复合材料溶液喷墨打
印到玻璃基板上；
[0047]
2)采用365nm波长的紫外光在2000mj/cm2的强度下下进行uv固化10分钟以形成预制膜；
[0048]
3)对预制膜进行加热处理40分钟，加热温度为80℃，干燥后得到量子点滤光膜。
[0049]
实施例1-3和对比例1所得彩色滤光膜进行性能测试，得到检测数据如下表所示：
[0050] 量子产率95℃,100小时后量子产率95％湿度,100小时后量子产率实施例192％90％92％实施例285％80％82％实施例397％85％87％对比例186％44％51％
[0051]
实施例1制备的量子点-mof材料的荧光发射光谱如图1所示。从中可以看出，量子点与mof复合之后仍具有很高的荧光性能。对比例1中的彩色滤光膜的荧光发射光谱如图2所示。对比可以得出没有mof的存在，量子点膜的稳定性较差，荧光强度衰减严重。
[0052]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。