專利名稱：基于ZnO量子點的紫外吸收可見透明的有機玻璃及制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于ZnO量子點的紫外吸收可見透明的有機玻璃及制備，是一種具有防紫外功能的有機玻璃，屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，具有較高能量的紫外光(尤其是深紫外光)對包含人類的生物體系有著重大的危害。然而，近幾十年來，隨著大氣組成和臭氧層的變化，人們面臨的紫外輻射強度越來越大，嚴重破壞了人們的眼睛、皮膚，生物圈的健康循環(huán)以及臭氧層的重構(gòu)。人類的一些致命疾病與大量的紫外輻射息息相關(guān)，比如皮膚癌、黑色素瘤、免疫系統(tǒng)混亂等。因此，開發(fā)一個綠色安全的、可見透明的、能夠與窗戶、眼鏡、布料等設(shè)備集成的紫外光線過濾材料是當(dāng)前材料科學(xué)領(lǐng)域迫在眉睫的一個研究熱點。ZnO是一種新型的I1- VI族寬帶隙半導(dǎo)體材料，室溫下其禁(何意)帶寬度約為3.37 eV，激子束縛能高達60 meV，具有優(yōu)良而穩(wěn)定的光、電性質(zhì)。而且，其具有較高的等電點9.5，安全無毒，生物兼容性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，抗輻射能力強。此外，ZnO還具有生長溫度低，原料充分價廉，制備簡易、無污染，微/納米單晶制備工藝日臻成熟等優(yōu)點。特別是，ZnO量子點由于具有較強的量子尺寸效應(yīng)和較大的比表面積，其帶隙能夠被有效地調(diào)控，展現(xiàn)出強烈的紫外吸收效率和可見透射效率。而且，由于表面缺陷能級的存在，ZnO量子點紫外吸收的能量能夠高效地下轉(zhuǎn)換為可見區(qū)的多色熒光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于ZnO量子點的紫外吸收可見透明的有機玻璃及制備，通過本發(fā)明調(diào)控ZnO量子點的紫外吸收性能，并與廣泛應(yīng)用的有機透明玻璃復(fù)合制備出具有穩(wěn)定、高效的紫外光阻濾功能的ZnO量子點基有機玻璃，使有機玻璃在具有可見透明的性能的同時，還能穩(wěn) 定、高效的攔截紫外光。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種基于ZnO量子點的紫外吸收可見透明的有機玻璃，其特征是，所述有機玻璃中含有超細的ZnO量子點。基于ZnO量子點的紫外吸收可見透明的有機玻璃的制備，其特征是，所述制備依次包括以下步驟:
(O制備超細的、形貌均一的ZnO量子點:
在每 L 無水乙醇中溶解 0.022mol 的 Zn (CH3COO) 2.2Η20 和 0.086 mo I 的 LiOH.H2O，在70 °C下磁力攪拌2小時，得到直徑為3-5nm的超細且形貌均一的ZnO量子點溶膠；
(2)對ZnO量子點進行表面修飾；
在每L ZnO量子點溶膠中分別加入0.5mL 3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯(TPM)和2 mL去離子水，超聲10分鐘后，室溫下攪拌2小時，得到含有TPM修飾的ZnO量子點溶膠。(3)形成ZnO量子點基紫外吸收有機玻璃；將密度為0.74 g/mL的每L三氯甲烷(THMs)中加入185g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)顆粒，在常溫下磁力攪拌90分鐘，形成PMMA與THMs質(zhì)量比為1:4的PMMA/THMs溶液；將上述(2)中的TPM /ZnO量子點溶膠加入到THMs溶解的PMMA溶液中，其體積比為1:7.5 ;磁力攪拌15分鐘后倒入模具中，室溫下自然干燥，直至成形并硬化，從模具中取出后得到ZnO量子點與PMMA的復(fù)合有機玻璃。本發(fā)明利用ZnO量子點的制備工藝簡單，制備時間短，可批量化生產(chǎn)，原材料無毒、低廉的優(yōu)點，加入到PMMA有機玻璃溶液中形成復(fù)合有機玻璃。本發(fā)明具有很強的吸收紫外光線功能，尤其對350 nm以下的深紫外光線能夠完全吸收，而且ZnO量子點的介入對PMMA有機玻璃的可見透明度并沒有太大的影響，其在多個方面有潛在的應(yīng)用:a.用此玻璃代替現(xiàn)流行的樹脂鏡片，能夠有效地保護眼睛，防御紫外線的傷害；b.此玻璃制成各種窗戶玻璃，既保證可見光的透光率，而且具有很好的防紫外功能；c.此玻璃在吸收紫外線的同時，還能夠釋放出可見熒光，在紫外探測以及能量轉(zhuǎn)換方面也有應(yīng)用潛力；此外，該ZnO量子點基有機玻璃的制備工藝簡易、可批量化，原料綠色無毒、價格低廉，可以與各種玻璃的成熟生產(chǎn)工藝集成；因此，該有機復(fù)合玻璃具有很大的應(yīng)用前景和社會效益。


圖1為本發(fā)明能量色散光譜(EDX)驗證了 ZnO量子點已嵌入到PMMA中，形成了復(fù)合有機玻璃。圖2 (a)、(b)為本發(fā)明PMMA薄膜和ZnO量子點OPMMA薄膜的紫外-可見(a)透射光譜和(b)吸收光譜，吸收和透射光譜定量地表明該復(fù)合有機玻璃膜能夠高效地吸收紫外光線，尤其是波長小于350 nm的深紫外光線能夠完全被吸收，且ZnO量子點的介入對PMMA的可見透射效率( 90%)并沒有很大的影響。
具體實施例方式結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明，本發(fā)明涉及一種基于ZnO量子點的紫外吸收可見透明的有機玻璃及制 備，所述有機玻璃中含有超細的ZnO量子點，如圖1所示，本發(fā)明能量色散光譜(EDX)驗證了 ZnO量子點已嵌入到PMMA中，形成了復(fù)合有機玻璃。如圖2所示，本發(fā)明PMMA薄膜和ZnO量子點OPMMA薄膜的紫外-可見(a)透射光譜和(b)吸收光譜，吸收和透射光譜定量地表明該復(fù)合有機玻璃膜能夠高效地吸收紫外光線，尤其是波長小于350 nm的深紫外光線能夠完全被吸收，且ZnO量子點的介入對PMMA的可見透射效率( 90%)并沒有很大的影響。具體的生產(chǎn)方案是:(I)按所用材料的用量比1: 3.91: 45.45 (mmol: mmol:mL)，取 2.2 mmol 醋酸鋅(Zn (CH3C00) 2.2H20)和 8.6 mmol 氫氧化鋰(LiOH.H20)溶解在100 mL無水乙醇中，并在70 °C下磁力攪拌2小時，獲得3-5nm超細且形貌均一的ZnO量子點溶膠。(2)按所用材料的容量比1: 4: 2 (yL: uL: mL)，取25 yL3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯(TPM)和100 μ L去離子水分別加入50 mL上述ZnO量子點的溶膠中，超聲10分鐘后，室溫下攪拌2小時，獲得TPM修飾的ZnO量子點溶膠。(3)將TPM/ZnO量子點均勻分散在有機玻璃溶膠中，烘干形成透明的復(fù)合薄膜。具體地，量取40 mL三氯甲烷(THMs，密度:0.74 g/mL)倒入燒杯中，加入7.4 g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉末，并在常溫下磁力攪拌90分鐘，得到三氯甲烷溶解的PMMA溶液，將2 mL制得的TPM/ZnO量子點的溶膠加入15 mL三氯甲烷溶解的PMMA溶液中，磁力攪拌15分鐘后倒入特氟龍等材質(zhì)的模具中，室溫下自然干燥，直至薄膜成形并硬化，從模具中取出后得到ZnO量子點OPMMA的復(fù)合有機玻璃膜。ZnO量子點的尺寸和結(jié)晶質(zhì)量決定了紫外吸收效率和吸收帶邊，ZnO量子點在PMMA中的分散密度和均勻性直接影響著復(fù)合薄膜的紫外吸收和可見透射性能，因此上述生產(chǎn)過程中反應(yīng)溫度、反應(yīng) 時間、原料摩爾比等實驗條件需要嚴格控制。
權(quán)利要求
1.一種基于ZnO量子點的紫外吸收可見透明的有機玻璃，其特征是，所述有機玻璃中含有超細的ZnO量子點。
2.基于ZnO量子點的紫外吸收可見透明的有機玻璃的制備，其特征是，所述制備依次包括以下步驟: (O制備超細的、形貌均一的ZnO量子點:在每 L 無水乙醇中溶解 0.022mol 的 Zn (CH3COO) 2.2Η20 和 0.086 mo I 的 LiOH.H2O，在.70 °C下磁力攪拌2小時，得到直徑為3-5 nm的超細且形貌均一的ZnO量子點溶膠； (2)對ZnO量子點進行表面修飾； 在每L ZnO量子點溶膠中分別加入0.5mL 3_(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯(TPM)和2 mL去離子水，超聲10分鐘后，室溫下攪拌2小時，得到含有TPM修飾的ZnO量子點溶膠； (3)形成ZnO量子點基紫外吸收有機玻璃； 將密度為0.74 g/mL的每L三氯甲烷(THMs)中加入185g聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)顆粒，在常溫下磁力攪拌90分鐘，形成PMMA與THMs質(zhì)量比為1:4的PMMA/THMs溶液；將上述(2)中的TPM /ZnO量子點溶膠加入到THMs溶解的PMMA溶液中，其體積比為1:7.5 ;磁力攪拌15分鐘后倒入模具中， 室溫下自然干燥，直至成形并硬化，從模具中取出后得到ZnO量子點與PMMA的復(fù)合有機玻璃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于ZnO量子點的紫外吸收可見透明的有機玻璃及制備，屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明將ZnO量子點加入到PMMA有機玻璃溶液中形成復(fù)合有機玻璃，本發(fā)明具有很強的吸收紫外光線功能，尤其對350nm以下的深紫外光線能夠完全吸收，而且ZnO量子點的介入對PMMA有機玻璃的可見透明度并沒有太大的影響，其在多個方面有潛在的應(yīng)用a.代替現(xiàn)流行的樹脂鏡片，能夠有效地保護眼睛，防御紫外線的傷害；b.制成各種窗戶玻璃，既保證可見光的透光率，而且具有很好的防紫外功能；c.在吸收紫外線的同時，還能夠釋放出可見熒光，在紫外探測以及能量轉(zhuǎn)換方面也有應(yīng)用潛力；此外，本發(fā)明制備工藝簡易、可批量化，原料綠色無毒、價格低廉，具有很大的應(yīng)用前景和社會效益。
文檔編號C08K9/06GK103183891SQ20131011130
公開日2013年7月3日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者許小勇, 莊申棟, 張業(yè)偉, 胡經(jīng)國 申請人:揚州大學(xué)