梯度合金量子點的製備及該量子點在QLED器件的應用的製作方法
2024-02-19 16:32:15 2
本發明涉及梯度合金量子點的製備，具體涉及錳離子和銅離子優化梯度合金量子點的製備及該量子點在QLED器件的應用。
背景技術：
目前量子點熱正在席捲世界，其全波段可協調發光，半峰寬窄，生物相容性好等等優點吸引著人們對其研究的不斷深入。目前量子點的製備可分為有機相合成和水相合成，水相合成溫度較低，周期較短而其弊端亦是顯而易見的，螢光壽命短，量子點產率低，雜質多等等，而目前高產率，螢光壽命長的量子點主要是通過油相合成。我們研發一種高效的梯度合金量子點製備方法。成功梯度合成合金量子點，具有螢光壽命長，半峰寬窄，絕對產率高等等特點的優質的梯度合金量子點並在QLED器件的應用。本發明的優點是：梯度合金量子點製備技術穩定，有機相合成量子產率高、量子點粒徑更小。所製備的QLED易組裝成本低且具有寬的吸收光譜和高的光電轉換效率，具有比較高的開發價值。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供梯度合金量子點的製備及該量子點在QLED器件的應用，量子點獨特的量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應、量子尺寸效應和表面效應使其展現出出色的物理性質,尤其是其光學性能。相對於有機螢光染料,膠體法製備的量子點具有光譜可調,發光強度大、色純度高、螢光壽命長,單光源可激發多色螢光等優勢。此外,QLED的壽命長,封裝工藝簡單。
本發明採用如下的技術方案，一種錳離子優化梯度合金量子點的製備，其特徵是方法步驟如下：
（1）以醋酸鋅作為量子點製備鋅前驅體，氧化鎘作為量子點製備鎘前驅體，以S，1-十八烯製備成S源，以硒粉製備的三丁基膦硒化膦作為硒前驅體，以1-十八烯為穩定劑，油酸作為溶劑反應劑和配體得油溶性梯度合金量子點。乙腈促使量子點沉澱，離心分離提純；
（2）硒源：鋅源：鎘源：Mn2+=1:5：0.5：0.05的摩爾比反應，S的量不定，可製得可見光波段所有類型的量子點，此時量子點含有雜質未反應的硒源雜質，過量的鋅源等等，加入過量丙酮乙腈等促使量子點沉澱離心分離得固體粉末，加入三氯甲烷溶解再加過量丙酮沉澱，反覆兩次得到純淨的梯度合金量子點粉末；
(3)採用有機相合成成功製備了膠體量子點CdS/ZnSe梯度量子點並成功對其進行包覆,製備出了CdS/ZnSe梯度量子點,包覆後螢光性能得到明顯改善；通過改變合成工藝參數在很寬的範圍內實現了發光光譜的調控；所合成的CdS/ZnSe梯度量子點螢光量子產率達90%,；量子點粒徑分布均勻,螢光半峰寬為17～30nm,並能維持優異的光純度和光亮度。
一種銅離子優化梯度合金量子點的製備，其特徵是方法步驟如下：
（1）以醋酸鋅作為量子點製備鋅前驅體，氧化鎘作為量子點製備鎘前驅體，以S，1-十八烯製備成S源，以硒粉製備的三丁基膦硒化膦作為硒前驅體，以1-十八烯為穩定劑，油酸作為溶劑反應劑和配體得油溶性梯度合金量子點。乙腈促使量子點沉澱，離心分離提純；
（2）硒源：鋅源：鎘源：Cu2+=1:5：0.5：0.05的摩爾比反應，S的量不定，可製得可見光波段所有類型的量子點，此時量子點含有雜質未反應的硒源雜質，過量的鋅源等等，加入過量丙酮乙腈等促使量子點沉澱離心分離得固體粉末，加入三氯甲烷溶解再加過量丙酮沉澱，反覆兩次得到純淨的梯度合金量子點粉末；
(3)採用有機相合成成功製備了膠體量子點CdS/ZnSe梯度量子點並成功對其進行包覆,製備出了CdS/ZnSe梯度量子點,包覆後螢光性能得到明顯改善；通過改變合成工藝參數在很寬的範圍內實現了發光光譜的調控；所合成的CdS/ZnSe梯度量子點螢光量子產率達90%,；量子點粒徑分布均勻,螢光半峰寬為17～30nm,並能維持優異的光純度和光亮度。
一種梯度合金量子點在QLED器件的應用，其特徵是方法步驟如下：
（1）將純淨的梯度合金量子點粉末重新分散到三氯甲烷中；
（2）將提純後的量子點組裝成QLED發光器件，空穴傳輸層、發光層以及電子傳輸層組成的三明治結構。
對比OLED, QLED的特點在於其發光材料採用性能更加穩定的無機量子點。量子點獨特的量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應、量子尺寸效應和表面效應使其展現出出色的物理性質,尤其是其光學性能。相對於有機螢光染料,膠體法製備的量子點具有光譜可調,發光強度大、色純度高、螢光壽命長,單光源可激發多色螢光等優勢。此外,QLED的壽命長,封裝工藝簡單或無需封裝,有望成為下一代的平板顯示器,具有廣闊發展前景。 目前根據QLED中載流子傳輸層的不同,可將QLED分為四種。分別為聚合物載流子傳輸層QLED,有機小分子載流子傳輸層QLED,無機載流子傳輸層QLED,以及雜化載流子傳輸層QLEDo其中無機載流子傳輸層,空氣穩定性最好,無需進行封裝,是本文研究的重點。然而,目前無機載流子傳輸層QLED器件效率很低,主要原因在於空穴載流子和電子載流子傳輸速率不平衡造成量子點充電以及螢光淬滅。因此,本文主要分步優化空穴傳輸層，電子傳輸層,從而提高空穴傳輸層中空穴載流子傳輸速率和電子傳輸能力,以期提高QLED器件效率 研究內容主要如下： (1)對氧化鋅材料的創新和優化製備 (2)polytbp,氧化鋅，PEDOP:PSS,量子點等材料的旋塗優化。
本發明的優點是：有機相中製備的量子點螢光量子產率高，單分散性和穩定性較好，光學性能優異且粒徑可控，量子點試劑低毒、廉價、操作簡單、環境友好、並有高度的重現性符合能源發展趨勢，具有比較高的開發價值。
具體實施方式
以下通過實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用於限制本發明，凡是採用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護範圍。
本發明採用溶劑熱法：分別在有機相中合成梯度合金量子點，與氧化鋅，polytbp等組裝成QLED器件。
本發明銅錳離子梯度合金量子點合成具體步驟如下：
方法1：
一．稱量CdO(0.5mmol)，Zn（Ac）2(5.0mmol)，OA溶液(3ml)，ODE溶液(10ml)，醋酸銅（0.05mmol）放入50毫升的四口燒瓶；
二．加熱至100攝氏度，抽真空40min；
三．換氣三次，加熱至300攝氏度，迅速注入S-ODE溶液；
四．310攝氏度保溫15~20min滴入Se-TBP（1mmol）；
五．保溫，高溫緩慢滴入S-ODE溶液一毫升；
六.重複第四步。保溫，冷卻至室溫；
本發明銅錳梯度合金量子點分離提純步驟如下：
（1）將製得的量子點原液加入離心管中，原液離心10000rmp，時長10min.。（2）取上清液，體積比上清液：三氯甲烷：乙腈=3：0.5：2.7，然後離心8000rmp，時長五分鐘。（3）取沉澱，用少於1ml的三氯甲烷溶解沉澱，再加入3ml的乙腈促沉澱，離心8000rmp，時長五分鐘。（4）重複步驟（3），將製備的量子點粉末溶解在正己烷或者真空烘乾。
方法2：
一．稱量CdO(0.5mmol)，Zn（Ac）2(5.0mmol)，OA溶液(3ml)，ODE溶液(10ml)，醋酸錳（0.05mmol）放入50毫升的四口燒瓶；
二．加熱至100攝氏度，抽真空40min；
三．換氣三次，加熱至300攝氏度，迅速注入S-ODE溶液；
四．310攝氏度保溫15~20min滴入Se-TBP（1mmol）；
五．保溫，高溫緩慢滴入S-ODE溶液一毫升；
六.重複第四步。保溫，冷卻至室溫。
本發明銅錳梯度合金量子點QLED器件組裝步驟如下：
（1）取1.5*2.0cm2的ITO導電玻璃於丙酮、無水乙醇和水摩爾比為2:2:1的溶液中超聲清洗10min，隨即用去離子水清洗掉有機溶劑，將洗淨的導電玻璃烘乾,用擦鏡紙將ITO玻璃擦拭乾淨。
（2）在ITO玻璃旋塗一層PEDOT-PSS膜，然後真空乾燥50攝氏度，30min，使得PEDOT-PSS膜均勻平整的鋪設在ITO玻璃。
（3）往吸附好PEDOT-PSS的TiO2膜上旋塗一層poly-tod，然後真空乾燥50攝氏度，30min，使得poly-tod膜均勻平整地鋪設在ITO玻璃。
（4）旋塗一層QDs ，然後真空乾燥50攝氏度，30min，使得QDs膜均勻平整地鋪設在ITO玻璃。
（5）往吸附好的QDs膜上旋塗一層ZnO溶液，然後真空乾燥50攝氏度，30min，使得ZnO膜均勻平整地鋪設在ITO玻璃。
(6)真空鍍膜機鍍膜；通過銅錳梯度合金量子點合成、銅錳梯度合金量子點分離提純和銅錳梯度合金量子點QLED器件組裝三個步驟製備，滿足高效QLED器件製備工藝的要求。