CN109233441A - 墨水组合物、纳米颗粒膜及光电子器件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种墨水组合物，包括纳米颗粒和可升华化合物。本申请的墨水组合物中含有可升华化合物，通过除去可升华化合物后可以直接得到纳米颗粒膜，从而避免墨水组合物在干燥过程中的咖啡环效应。

Description

墨水组合物、纳米颗粒膜及光电子器件

技术领域

本申请属于纳米技术领域，尤其涉及一种墨水组合物、纳米颗粒膜及光电子器件。

背景技术

纳米颗粒在光电子器件中具有极大的应用前景，如CdSe纳米颗粒、CdS纳米颗粒、InP纳米颗粒等被广泛用作电致发光器件的发光材料，如ZnO纳米颗粒、MgO纳米颗粒、NiO纳米颗粒等被广泛用作电致发光器件和光伏器件的载流子传输材料。

现有常见的制备纳米颗粒膜的方法为，将含有纳米颗粒的墨水组合物通过喷墨打印的方式沉积在基底后干燥得到。但是，在干燥墨水组合物时，纳米颗粒容易在墨水液滴边缘沉积成环，导致明显的咖啡环现象。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种墨水组合物，以避免墨水组合物在干燥过程中容易出现咖啡环的问题。

根据本申请的一个方面，提供一种墨水组合物，包括纳米颗粒和可升华化合物。

进一步的，常温常压下，所述可升华化合物为液态。

进一步的，所述墨水组合物中还含有溶剂，常温常压下，所述溶剂为液态。

进一步的，所述可升华化合物的升华点大于所述溶剂的沸点。

进一步的，常压下，所述溶剂的沸点在70～300摄氏度。

进一步的，所述可升华化合物为全氟化烷烃、球状全氟化烷烃、金刚烷、全氟金刚烷、1-甲基金刚烷、全氟1-甲基金刚烷、四异丙基甲烷、全氟四异丙基甲烷、2，2，3，3-四甲基丁烷(六甲基乙烷)、全氟-2，2，3，3-四甲基丁烷、全氟新戊烷、全氟-C60富勒烯、立方烷、全氟立方烷、八甲基立方烷、全氟八甲基立方烷、全氟甲基金刚烷、全氟三叔丁基甲烷、全氟二甲基金刚烷、全氟六甲基乙烷、全氟-1，3-二甲基金刚烷、异莰烷、三环烯、1-乙基金刚烷、1-甲基二金刚烷、全氟二甲基双环[3.3.1]壬烷、二金刚烷、全氟二金刚烷、三叔丁基甲烷、降莰烷、全氟降莰烷、环十二烷、全氟环十二烷、六甲基环三硅氧烷、全氟十一烷、全氟十二烷、双环[3.3.1]壬烷、四环庚烷、三环己烷、二甲基-异丙基-全氢菲、六甲基棱烷、棱烷、四环十二烷、双环[3.3.3]十一烷、2-甲基金刚烷、1-甲基金刚烷、五环十一烷、三环癸烷、双环癸烷、双环[3.3.1]壬烷、双环[2.2.2]辛烷、双环[2.2.1]庚烷、全氟三叔丁基甲烷、全氟-1，3，5-三甲基金刚烷、全氟2，2-二甲基金刚烷、全氟四环庚烷、全氟三环己烷、全氟六甲基棱烷、全氟棱烷、全氟四环十二烷、全氟双环[3.3.3]十一烷、全氟2-甲基金刚烷、全氟五环十一烷、全氟三环癸烷、全氟双环癸烷、全氟双环[3.3.1]壬烷、全氟双环[2.2.2]辛烷、全氟双环[2.2.1]庚烷、苯均四酸二酐、咔唑、芘、蒽醌、苯醌、三聚氰胺、苯甲酸、草酸、顺丁烯二酸酐、六亚甲基四胺、樟脑、2-羟基苯甲酸、2-氨基苯甲酸、4-联苯甲酸、2-苄基苯甲酸、萘、蒽、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、三聚甲醛、间苯二甲酸和三乙胺盐酸盐中的至少一种。

进一步的，所述纳米颗粒为IIB-VIA族化合物、IIIA-VA族化合物、IVA-VIA族化合物、IVA族化合物、IB-IIIA-VIA化合物、VIII-VIA或者钙钛矿。

进一步的，所述纳米颗粒为ZnO，所述溶剂包括乙醇。

根据本申请的另一个方面，提供一种纳米颗粒膜，所述纳米颗粒膜由如上所述的墨水组合物制备。

根据本申请的另一个方面，提供一种光电子器件，所述光电子器件包含如上所述的纳米颗粒膜。

有益效果：本申请的墨水组合物中含有可升华化合物，通过除去可升华化合物后可以直接得到纳米颗粒膜，从而避免墨水组合物在干燥过程中出现的咖啡环效应。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行详细的描述。应注意的是，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。

本申请提供一种墨水组合物，包括纳米颗粒和可升华化合物。

由于在墨水组合物中加入可升华化合物，通过控制温度或者压力等方式，采用升华方式除去可升华化合物的过程时，得到的纳米颗粒膜不会存在咖啡环现象，从而制备得到高品质的纳米颗粒膜。

本申请中，纳米颗粒的平均尺寸优选在1～20纳米。纳米颗粒的形状优选为球状。根据纳米颗粒的功能不同，本申请中墨水组合物可应用于不同的领域。比如，当纳米颗粒具有光致发光性质时，墨水组合物可以用于制备光致膜；当纳米颗粒具有电致发光性质时，墨水组合物可以用于制备电致发光器件的发光层；当纳米颗粒具有电子传输性质时，墨水组合物可以用于制备电致发光器件或者光伏器件等的电子传输层；当纳米颗粒具有空穴传输性质时，墨水组合物可以用于制备电致发光器件或者光伏器件的空穴传输层。

在一个具体的实施方式中，常温常压下，可升华化合物为液态。这样，纳米颗粒可以直接分散在液态的可升华化合物中，而不需要使用额外的分散介质。通过将墨水组合物中可升华化合物除去后，就可以直接得到纳米颗粒膜。

在一个具体的实施方式中，墨水组合物中还含有溶剂，常温常压下，溶剂为液态。纳米颗粒与可升华化合物分散在溶剂中，形成均一的分散体系。

在一个实施例中，可升华化合物的升华点大于溶剂的沸点。这样，可以使得溶剂挥发完全之后，再去除可升华化合物，有利于控制墨水组合物的干燥过程和增加纳米颗粒膜的成膜质量。

在本申请中，常压下，溶剂的沸点在70～300摄氏度。优选地，溶剂可以为烷烃、取代烷烃、烯烃、取代烯烃、醇、酮、酯、酰胺、醚、醇醚中的至少一种，但是不限定于此。

在一个具体的实施例中，溶剂可以为正己烷、正庚烷、正辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、正十二烷、十三烷、十四烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2，3-二甲基丁烷和2，2-二甲基丁烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2,2-二甲基戊烷、2-甲基庚烷、3-甲基庚烷、4-甲基庚烷、2,2-二甲基己烷、2-甲基辛烷、3-甲基辛烷、4-甲基辛烷、壬烷、2，2-二甲基庚烷、2，3-二甲基庚烷、5-甲基壬烷、4-乙基辛烷、4-正丙基庚烷、3,3-二乙基己烷、2,4-二甲基-3-异丙基戊烷、2-甲基癸烷、2，2-二甲基壬烷、4-丙基辛烷、2-甲基-3-乙基辛烷、4-叔丁基庚烷、4，4-二乙基庚烷、2，2，3，3-四甲基庚烷、2-甲基十一烷、3-乙基癸烷、2，2-二甲基癸烷、4-丙基壬烷、3，3-二乙基辛烷、环己烷、环庚烷、环辛烷、环癸烷、环十二烷，甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、1-十二烷醇、2-甲氧基乙醇、环乙醇、2-甲氧基乙醇、2,2’-氧代二乙醇、2-氨基乙醇、顺-2-甲基环己醇、顺-3-甲基环己醇、2-乙氧基乙醇、2,2-(亚乙基二氧基)二乙醇、顺-4-甲基环乙醇、2-丙炔-1-醇、四氢-2-呋喃甲醇、2-丁氧基乙醇、苯甲醇、苯硫醇、丙酮、甲基乙基酮、2,4-戊二酮、环已酮、苯乙酮、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸异戊酯、乙酸酐、乙酸烯丙酯、肉桂酸乙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸苄酯、苯酸丙酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、氯乙酸甲酯、氯乙酸乙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯、乳酸乙酯、草酸二乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、甲酰胺、乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲苯、乙苯、异丙基苯、丁基苯、仲丁基苯、叔丁基苯、二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、氯苯、邻氯甲苯、间二氯苯、对二氯苯、邻溴甲苯、溴苯、1,2-二甲氧基苯、1,2,3-三甲苯、1,2,4-三甲苯、1,3,5-三甲苯、1-硝基-2-甲氧基苯、硝基苯、苯酚、邻氯酚、对氯酚、1-氯萘、1-溴萘、碘代甲烷、碘代乙烷、碘代丙烷、碘代苯、乙氧基苯、间氟代甲苯、对氟代甲苯、氟代苯、甲氧基苯、氯仿、1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯甲烷、三溴甲烷、五氯乙烷、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷、1,3-二氯丙烷、1,1,2,2-四氯乙烷、1,2-二溴乙烷、1,1,2,2-四溴乙烷、四氯化碳、硝基甲烷、硝基乙烷、二氯甲烷、二溴甲烷、二碘甲烷、苄基氯、1,4-二氧六烷、联环己烷、1-硝基丙烷、2-硝基丙烷、硫杂环戊烷、1-氯-2,3-环氧丙烷、萘、茚、1,2,3,4-四氢萘、二甲基亚砜中的至少一种，但是不限定于此。

在一个具体的实施方式中，可升华化合物的可以选择为全氟化烷烃、球状全氟化烷烃、金刚烷、全氟金刚烷、1-甲基金刚烷、全氟1-甲基金刚烷、四异丙基甲烷、全氟四异丙基甲烷、2，2，3，3-四甲基丁烷(六甲基乙烷)、全氟-2，2，3，3-四甲基丁烷、全氟新戊烷、全氟-C60富勒烯、立方烷、全氟立方烷、八甲基立方烷、全氟八甲基立方烷、全氟甲基金刚烷、全氟三叔丁基甲烷、全氟二甲基金刚烷、全氟六甲基乙烷、全氟-1，3-二甲基金刚烷、异莰烷、三环烯、1-乙基金刚烷、1-甲基二金刚烷、全氟二甲基双环[3.3.1]壬烷、二金刚烷、全氟二金刚烷、三叔丁基甲烷、降莰烷、全氟降莰烷、环十二烷、全氟环十二烷、六甲基环三硅氧烷、全氟十一烷、全氟十二烷、双环[3.3.1]壬烷、四环庚烷、三环己烷、二甲基-异丙基-全氢菲、六甲基棱烷、棱烷、四环十二烷、双环[3.3.3]十一烷、2-甲基金刚烷、1-甲基金刚烷、五环十一烷、三环癸烷、双环癸烷、双环[3.3.1]壬烷、双环[2.2.2]辛烷、双环[2.2.1]庚烷、全氟三叔丁基甲烷、全氟-1，3，5-三甲基金刚烷、全氟2，2-二甲基金刚烷、全氟四环庚烷、全氟三环己烷、全氟六甲基棱烷、全氟棱烷、全氟四环十二烷、全氟双环[3.3.3]十一烷、全氟2-甲基金刚烷、全氟五环十一烷、全氟三环癸烷、全氟双环癸烷、全氟双环[3.3.1]壬烷、全氟双环[2.2.2]辛烷、全氟双环[2.2.1]庚烷、苯均四酸二酐、咔唑、芘、蒽醌、苯醌、三聚氰胺、苯甲酸、草酸、顺丁烯二酸酐、六亚甲基四胺、樟脑、蒽醌、2-羟基苯甲酸、2-氨基苯甲酸、4-联苯甲酸、2-苄基苯甲酸、萘、蒽、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、三聚甲醛、间苯二甲酸和三乙胺盐酸盐中的至少一种，但是不限定于此。

本申请中，纳米颗粒可以为IIB-VIA族化合物、IIIA-VA族化合物、IVA-VIA族化合物、IVA族化合物、IB-IIIA-VIA化合物、VIII-VIA或者钙钛矿，但是不限定于此。对于本领域的技术人员来说，可以理解的是，为改进纳米颗粒的光学、电学等性能，可以多上述化合物掺杂各种化学元素，化学元素包括但不限定于锰、铬、钒、卤素、锂。

在一个具体的实施例中，纳米颗粒可以为CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS、HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、CsPbX3(X＝Cl,Br,I)、CH3NH3PbX3(X＝Cl,Br,I)、ZnO、TiO2、SiO2、Al2O3、NiO、V2O5、MoO3、WO3中的至少一种，但是不限定于此。

在一个具体的实施例中，纳米颗粒为ZnO，溶剂至包括乙醇。

在本申请的一个实施例中，提供一种纳米颗粒膜，纳米颗粒膜由本申请中墨水组合物制备。

在本申请的一个实施例中，提供一种光电子器件，光电子器件包括上述纳米颗粒膜。本申请中光电子器件是指利用电-光子转换效应制成的各种功能器件，包括但是不限定于电致发光器件、光电探测器、光电接收器、太阳能电池等。

在下文中，参照实施例更详细地说明实施方式。然而，它们是本发明的示例性实施方式，并且本发明不限于此。

实施例1提供一种墨水组合物

墨水组合物中，纳米颗粒为ZnO纳米颗粒，溶剂为乙醇，可升华化合物为邻苯二甲酸酐。

实施例2提供一种墨水组合物

墨水组合物中，纳米颗粒为CdSe纳米颗粒，溶剂为正十二烷和十一醇，可升华化合物为蒽醌。

将实施例1和实施例2中的墨水组合物喷墨打印在玻璃基板上，在降压升温的条件下，除去溶剂，得到含有纳米颗粒和可升华化合物的膜层，降压除去可升华化合物，得到纳米颗粒膜。采用显微镜观测实施例1和实施例2中纳米颗粒膜的成膜情况，均未观察到咖啡环现象。

尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种墨水组合物，其特征在于，包括纳米颗粒和可升华化合物。

2.根据权利要求1所述的墨水组合物，其特征在于，常温常压下，所述可升华化合物为液态。

3.根据权利要求1所述的墨水组合物，其特征在于，所述墨水组合物中还含有溶剂，常温常压下，所述溶剂为液态。

4.根据权利要求3所述的墨水组合物，其特征在于，所述可升华化合物的升华点大于所述溶剂的沸点。

5.根据权利要求3所述的墨水组合物，其特征在于，常压下，所述溶剂的沸点在70～300摄氏度。

6.根据权利要求1所述的墨水组合物，其特征在于，所述可升华化合物为全氟化烷烃、球状全氟化烷烃、金刚烷、全氟金刚烷、1-甲基金刚烷、全氟1-甲基金刚烷、四异丙基甲烷、全氟四异丙基甲烷、2，2，3，3-四甲基丁烷(六甲基乙烷)、全氟-2，2，3，3-四甲基丁烷、全氟新戊烷、全氟-C60富勒烯、立方烷、全氟立方烷、八甲基立方烷、全氟八甲基立方烷、全氟甲基金刚烷、全氟三叔丁基甲烷、全氟二甲基金刚烷、全氟六甲基乙烷、全氟-1，3-二甲基金刚烷、异莰烷、三环烯、1-乙基金刚烷、1-甲基二金刚烷、全氟二甲基双环[3.3.1]壬烷、二金刚烷、全氟二金刚烷、三叔丁基甲烷、降莰烷、全氟降莰烷、环十二烷、全氟环十二烷、六甲基环三硅氧烷、全氟十一烷、全氟十二烷、双环[3.3.1]壬烷、四环庚烷、三环己烷、二甲基-异丙基-全氢菲、六甲基棱烷、棱烷、四环十二烷、双环[3.3.3]十一烷、2-甲基金刚烷、1-甲基金刚烷、五环十一烷、三环癸烷、双环癸烷、双环[3.3.1]壬烷、双环[2.2.2]辛烷、双环[2.2.1]庚烷、全氟三叔丁基甲烷、全氟-1，3，5-三甲基金刚烷、全氟2，2-二甲基金刚烷、全氟四环庚烷、全氟三环己烷、全氟六甲基棱烷、全氟棱烷、全氟四环十二烷、全氟双环[3.3.3]十一烷、全氟2-甲基金刚烷、全氟五环十一烷、全氟三环癸烷、全氟双环癸烷、全氟双环[3.3.1]壬烷、全氟双环[2.2.2]辛烷、全氟双环[2.2.1]庚烷、苯均四酸二酐、咔唑、芘、蒽醌、苯醌、三聚氰胺、苯甲酸、草酸、顺丁烯二酸酐、六亚甲基四胺、樟脑、2-羟基苯甲酸、2-氨基苯甲酸、4-联苯甲酸、2-苄基苯甲酸、萘、蒽、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、三聚甲醛、间苯二甲酸和三乙胺盐酸盐中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的墨水组合物，其特征在于，所述纳米颗粒为IIB-VIA族化合物、IIIA-VA族化合物、IVA-VIA族化合物、IVA族化合物、IB-IIIA-VIA化合物、VIII-VIA或者钙钛矿。

8.根据权利要求1所述的墨水组合物，其特征在于，所述纳米颗粒为ZnO，所述溶剂包括乙醇。

9.一种纳米颗粒膜，其特征在于，所述纳米颗粒膜由权利要求1至8中任一所述的墨水组合物制备。

10.一种光电子器件，其特征在于，所述光电子器件包含权利要求9中所述的纳米颗粒膜。