一種白光合金量子點及其制備方法、電致發光二極管和光致發光二極管技術

本發明專利技術提供一種白光合金量子點及其制備方法，以及電致發光二極管和光致發光二極管。本發明專利技術采用熱注入法結合多次包殼制備白光合金量子點，反應溫度低、反應時間短，產率高；制備得到的白光合金量子點成晶效果好，穩定性好，納米晶尺寸易控制且分布均勻；制備的電致發光二極管和光致發光二極管發光范圍廣，達到復合白光，具有較高顯色指數。本發明專利技術提供的制備方法操作簡單、條件溫和、能耗低、成本低廉、工藝易控，適宜大規模工業推廣。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及納米功能材料
，特別涉及一種白光合金量子點及其制備方法，以及電致發光二極管和光致發光二極管。
技術介紹
隨著人類科學文明的迅速發展和進步，能源危機是21世紀人類亟需解決的問題。其中照明能耗占據能源總消耗的20％，并且還有上升的趨勢，白熾燈、熒光燈等主要照明光源存在能耗高、效率低、不環保等弊端。半導體照明，即以半導體發光二極管作為光源的固態照明，作為一種新興的照明技術，因其節能環保和使用壽命長等優點逐漸被重視。目前照明領域用白光LED熒光材料存在熒光產率不高、空間色度均勻性差及成本高等問題，這受制于白光材料的合成方法、種類、材料結構等多種因素。其中，有機發光材料本身穩定性能差、器件結構能級匹配及制備工藝對發光二極管物理性能的影響很大。白光合金量子點作為一種新型白光材料，具有吸收光譜寬、發射光譜窄而對稱，通過調節組成和粒徑可以使其發射出不同顏色的熒光，熒光強度高且熒光穩定性好等優點，克服了傳統有機熒光染料的諸多不足。目前，量子點的制備方法主要有三大類：(1)高溫氣相法合成，如化學氣相沉積法，或使用激光法加熱氣相前驅物；(2)膠體法，即在有機溶劑中以金屬有機物為前驅體，350℃下回流反應制備；(3)反相微乳液自組裝模板法，即通過氣液相反應制備具有良好結晶性能的量子點。但上述方法或存在反應溫度高，量子點的尺寸和粒度分布不易控制的問題，或存在反應時間長，穩定性差的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種白光合金量子點及其制備方法，以及電致發光二極管和光致發光二極管。本專利技術提供的制備方法反應溫度低、反應時間短，且制備得到的白光合金量子點穩定性好，粒度分布均勻。本專利技術提供的電致發光二極管和光致發光二極管發光范圍廣，達到復合白光，具有很寬的吸收光譜和高光電轉換效率，并有高度的重現性和高顯色指數。本專利技術提供了一種白光合金量子點的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅體；(2)向所述步驟(1)得到的陽離子前驅體中注入硫源，進行第一反應得到量子點前驅體；(3)向所述步驟(2)得到的量子點前驅體中加入硒源，進行第二反應得到納米晶溶液；(4)向所述步驟(3)得到的納米晶溶液中加入硫源，進行第三反應得到白光合金量子點。優選的，所述鋅源、鎘源、步驟(2)中的硫源、硒源和步驟(4)中的硫源的摩爾比為5～100:1:2～40:1～20:3～60。優選的，所述白光合金量子點的制備在惰性氣體保護下進行。優選的，所述步驟(1)中加熱的溫度為100～200℃。優選的，所述步驟(2)中第一反應的溫度為250～300℃，第一反應的時間為5～15min。優選的，所述步驟(3)中第二反應的溫度為280～310℃，第二反應的時間為30～90min。優選的，所述步驟(4)中第三反應的溫度為280～310℃，第三反應的時間為30～90min。本專利技術還提供了上述技術方案所述制備方法制備的白光合金量子點，具有核殼結構，包括CdZnS核體、包覆在所述核體外的ZnSe殼層和包覆在所述ZnSe殼層外的ZnS殼層。本專利技術還提供了一種電致發光二極管，包括依次設置的導電玻璃、空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、電子傳輸層和電極，所述發光層包括上述技術方案制備的白光合金量子點或上述技術方案所述白光合金量子點。本專利技術還提供了一種光致發光二極管，包括紫外芯片及其表面的發光層，所述發光層包括上述技術方案制備的白光合金量子點或上述技術方案所述白光合金量子點。本專利技術采用熱注入法結合多次包殼制備白光合金量子點，反應溫度低、反應時間短，產率高；制備得到的白光合金量子點成晶效果好，穩定性好，納米晶尺寸易控制且分布均勻；以所述白光合金量子點作為發光層，制備的電致發光二極管和光致發光二極管發光范圍廣，達到復合白光，具有很寬的吸收光譜和高光電轉換效率，并有高度的重現性和高顯色指數。實驗結果表明，本專利技術提供的方法制備得到的白光合金量子產率為50～95％，粒徑為7.5～13.5nm，具有較好的單分散性和穩定性，0.5～5mmol/mL量子點溶液可以在18個月不會有沉淀生成。附圖說明圖1為實施例1得到的白光合金量子點的TEM圖片。具體實施方式本專利技術提供了一種白光合金量子點的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅體；(2)向所述步驟(1)得到的陽離子前驅體中注入硫源，進行第一反應得到量子點前驅體；(3)向所述步驟(2)得到的量子點前驅體中加入硒源，進行第二反應得到納米晶溶液；(4)向所述步驟(3)得到的納米晶溶液中加入硫源，進行第三反應得到白光合金量子點。在本專利技術中，所述鋅源、鎘源、步驟(2)中的硫源、硒源和步驟(4)中的硫源的摩爾比優選為5～100:1:2～40:1～20:3～60，更優選為10～80:1:4～20:2～10:6～40，最優選為20～40:1:8～16:4～8:10～20。本專利技術通過調整反應物的配比來提高白光合金量子點的產率。本專利技術提供的白光合金量子點的制備方法優選在惰性氣體保護下進行；所述惰性氣體優選為氮氣或氬氣。本專利技術將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅體。本專利技術對所述加熱的操作沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的加熱的技術方案即可。在本專利技術中，所述加熱的溫度優選為100～200℃，更優選為120～180℃，最優選為140～160℃。在本專利技術中，所述鋅源和鎘源在配體和非配位溶劑中的摩爾濃度優選為2～10mol/L，更優選為4～6mol/L。在本專利技術中，所述配體和非配位溶劑的體積比優選為1～100:3，更優選為10～50:3，最優選為20～30:3。在本專利技術中，所述鋅源優選包括氧化鋅和有機脂肪酸鋅中的一種或幾種；所述有機脂肪酸鋅優選包括醋酸鋅、硬脂酸鋅、十四酸鋅和十二酸鋅中的一種或幾種。在本專利技術中，所述鎘源優選包括氧化鎘和有機脂肪酸鎘中的一種或幾種；所述有機脂肪酸鎘優選包括硬脂酸鎘和/或醋酸鎘。在本專利技術中，所述配體優選包括油酸、有機膦配體和有機脂肪胺中的一種或多種；所述有機膦配體優選包括三丁基膦和/或三正辛基膦；所述有機脂肪胺優選包括油胺和/或十八胺。在本專利技術中，所述配體可以調節量子點晶面與配體吸附和脫落的動態速率，從而促使量子點某個晶面生長速度比其他晶面快，改變量子點的形狀，控制晶型，使合金量子點能級和禁帶寬度能和納米氧化鋅的能級禁帶寬度相匹配，即形成有序的階梯結構。在本專利技術中，所述非配位溶劑優選包括1-十八烯和/或三辛胺。得到陽離子前驅體后，本專利技術向所述陽離子前驅體中注入硫源，進行第一反應得到量子點前驅體。本專利技術對所述硫源的種類沒有特殊的限定，采用本領域技術人員熟知的能夠提供S元素的物質即可。在本專利技術中，所述硫源優選為單質硫，更優選為硫粉。在本專利技術中，所述硫源優選以硫源溶液的形式加入；所述硫源溶液的濃度優選為2～50mol/L，更優選為10～30mol/L，最優選為15～20mol/L；所述硫源溶液中的溶劑優選為1-十八烯。在本專利技術中，所述硫源優選一次性注入到陽離子前驅體中。在本專利技術中，所述硫源注入的速率優選為10～100mL/s，更優選為40～80mL/s。在本專利技術中，所述硫源注入時陽離子前驅體的溫度優選為250本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種白光合金量子點的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅體；(2)向所述步驟(1)得到的陽離子前驅體中注入硫源，進行第一反應得到量子點前驅體；(3)向所述步驟(2)得到的量子點前驅體中加入硒源，進行第二反應得到納米晶溶液；(4)向所述步驟(3)得到的納米晶溶液中加入硫源，進行第三反應得到白光合金量子點。

【技術特征摘要】
1.一種白光合金量子點的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅體；(2)向所述步驟(1)得到的陽離子前驅體中注入硫源，進行第一反應得到量子點前驅體；(3)向所述步驟(2)得到的量子點前驅體中加入硒源，進行第二反應得到納米晶溶液；(4)向所述步驟(3)得到的納米晶溶液中加入硫源，進行第三反應得到白光合金量子點。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鋅源、鎘源、步驟(2)中的硫源、硒源和步驟(4)中的硫源的摩爾比為5～100:1:2～40:1～20:3～60。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述白光合金量子點的制備在惰性氣體保護下進行。4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中加熱的溫度為100～200℃。5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中第一反應的溫度為250～300℃...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李清華，李海洋，金肖，李丹陽，
申請(專利權)人：廈門世納芯科技有限公司，
類型：發明
國別省市：福建;35