CN110265559B - 一种发光电化学池及其制备方法 - Google Patents

一种发光电化学池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发光电化学池及其制备方法，该发光电化学池包括依次自下而上的铟锡氧化物导电玻璃、聚乙烯二氧噻吩层、发光活性层、金属电极。制备方法为：将发光材料与聚氧化乙烯，乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三氟甲磺酸锂，功能性纳米颗粒混合溶解在溶剂中，配制成墨水；在覆盖了聚乙烯二氧噻吩膜的氧化铟锡基底上，通过麦勒棒将墨水印刷成膜，并退火处理；将基底冷却至室温，然后转移到金属气相沉积系统的真空腔室中，蒸镀铝电极。纳米颗粒的存在抑制了活性层中电解质的结晶，改善了活性层的相分离情况，通过对聚合物发光材料的堆叠进行有序引导来实现薄膜表面粗糙度的降低，由此制得的发光电化学池载流子迁移率高、光电性能优异。

Description

一种发光电化学池及其制备方法
技术领域
本发明属于光电材料技术领域，涉及一种发光电化学池的制备方法。
背景技术
印刷电子技术以其高效、低成本的优势，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景。目前该技术还无法很好的运用于照明和显示领域，其主要原因在于印刷制备的薄膜粗糙度高，均匀性差，所制备的器件发光性能较低，稳定性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光电化学池及其制备方法，以解决现有技术中存在的常规印刷工艺所制备的发光电化学池器件发光性能较低，稳定性较差的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种发光电化学池的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将发光材料与聚氧化乙烯，乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三氟甲磺酸锂，功能性纳米颗粒混合溶解在溶剂中，配制成墨水；
步骤二，在覆盖了聚乙烯二氧噻吩薄膜的氧化铟锡基底上，通过麦勒棒将步骤一得到的墨水印刷成膜，并进行退火处理；
步骤三，将步骤二处理后的基底冷却至室温，然后转移到金属气相沉积系统的真空腔室中，蒸镀铝电极。
优选的，所述步骤一中，功能性纳米颗粒为碳量子点，二氧化硅量子点，叠氮化碳量子点的一种。功能性纳米颗粒的平均粒径为1～15nm，在低极性有机溶剂中良好分散性，表面具有高比例的疏水性官能团。
优选的，所述功能性纳米颗粒为发光材料质量的1％～100％。
优选的，所述步骤一中，发光材料是聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基-乙氧基)-1,4-苯乙烯，聚[{2,5-二(3’,7’-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(4’-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(3’-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}]的一种。
优选的，所述步骤一中，发光材料的浓度为3～7mg mL-1；发光材料、聚氧化乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三氟甲磺酸锂的质量比为10：2：10：2。
优选的，所述步骤一中，溶剂是环己酮和四氢呋喃体积比为3：1的二元溶剂。
优选的，所述步骤二中，退火处理的温度为80～120℃。
优选的，所述步骤三中，蒸镀在1×10-4Pa的高真空条件下进行，铝电极的厚度为100～200nm。
一种由上述方法制备得到的发光电化学池，其包括依次自下而上依次的铟锡氧化物导电玻璃、聚乙烯二氧噻吩层、发光活性层、金属电极。
有益效果：本发明采用功能性纳米颗粒进行发光电化学池活性层掺杂，可以对发光聚合物材料进行引导，减少其聚集堆叠现象，降低薄膜粗糙度；改善了薄膜相分离情况，使其拥有均匀且细密的相分离圆形域，降低了发光器件的内损耗值；打散了聚氧化乙烯的结晶排列，降低了聚氧化乙烯的结晶度，提升了发光器件的载流子迁移率，最终实现器件性能的提升。
附图说明
图1是本发明的实施例所制备的发光电化学池器件的结构示意图；
图2是本发明中含功能性纳米颗粒的活性层薄膜与常规活性层薄膜的多晶X射线衍射对比图谱；
图3是本发明中含功能性纳米颗粒的活性层薄膜与常规活性层薄膜的表面粗糙度对比；
图4是本发明中含功能性纳米颗粒的活性层薄膜与常规活性层薄膜的薄膜厚度对比。
具体实施方式
下面对本申请的具体实施方式作进一步详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本申请，但不以任何形式限制本申请。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本申请的保护范围。
实施例1
第一步：将聚氧化乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三氟甲磺酸锂，碳量子点分别溶解于环己酮和四氢呋喃体积比为3：1的二元溶剂中，溶液浓度均为10mgmL-1。随后，将上述配制的0.2mL聚氧化乙烯溶液，1mL乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯溶液，0.2mL三氟甲磺酸锂溶液，0.1mL碳量子点溶液加到10mg的聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基-乙氧基)-1,4-苯乙烯发光材料中，用0.5mL的上述二元溶剂进一步溶解，在80℃下搅拌过夜后用0.22um的有机系滤头过滤，形成印刷墨水。
第二步：将氧化铟锡基底进行等离子体处理5分钟，在上面打印40nm厚的聚乙烯二氧噻吩薄膜，在印刷速度为20m s-1的条件下，用麦勒棒将墨水在聚乙烯二氧噻吩上印刷成膜，将印刷有膜的基底放置在100℃的加热台上退火30分钟。
第三步：将基底冷却至室温后，转移到金属气相沉积系统的真空腔室中，在1×10- 4Pa的高真空条件下蒸镀200nm厚的铝电极。
由上述方法制备得到的发光电化学池结构如图1所示，其包括依次自下而上的铟锡氧化物导电玻璃、聚乙烯二氧噻吩层、发光活性层、金属电极。
实施例2
第一步：将聚氧化乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三氟甲磺酸锂，碳量子点分别溶解于环己酮和四氢呋喃体积比为3：1的二元溶剂中，溶液浓度为10mg mL-1。随后，将上述配制的0.2mL聚氧化乙烯溶液，1mL乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯溶液，0.2mL三氟甲磺酸锂溶液，0.01mL碳量子点溶液加到10mg的聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基-乙氧基)-1,4-苯乙烯发光材料中，用0.59mL上述的二元溶剂进一步溶解，在80℃下搅拌过夜后用0.22um的有机系滤头过滤，形成印刷墨水。
第二步：将氧化铟锡基底进行等离子体处理5分钟，在上面打印40nm厚的聚乙烯二氧噻吩膜，在印刷速度为20m s-1的条件下，用麦勒棒将墨水在聚乙烯二氧噻吩上印刷成膜，将印刷有膜的基底放置在100℃的加热台上退火30分钟。
第三步：将上述基底冷却至室温后，转移到金属气相沉积系统的真空腔室中，在1×10-4Pa的高真空条件下蒸镀200nm厚的铝电极。
由上述方法制备得到的发光电化学池结构如图1所示，其包括依次自下而上的铟锡氧化物导电玻璃、聚乙烯二氧噻吩层、发光活性层、金属电极。
实施例3
第一步：将聚氧化乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三氟甲磺酸锂，碳量子点分别溶解于环己酮和四氢呋喃体积比为3：1的二元溶剂中，溶液浓度为10mg mL-1。随后，将上述配制的0.2mL聚氧化乙烯溶液，1mL乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯溶液，0.2mL三氟甲磺酸锂溶液，0.1mL碳量子点溶液加到10mg的聚[{2,5-二(3’,7’-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(4’-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(3’-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}]发光材料中，用0.5mL上述的二元溶剂进一步溶解，在80℃下搅拌过夜后用0.22um的有机系滤头过滤，形成印刷墨水。
第二步：将氧化铟锡基底进行等离子体处理5分钟，在上面打印40nm厚的聚乙烯二氧噻吩膜，在印刷速度为20m s-1的条件下，用麦勒棒将墨水在聚乙烯二氧噻吩上印刷成膜，将印刷有膜的基底放置在100℃的加热台上退火30分钟。
第三步：将上述基底冷却至室温后，转移到金属气相沉积系统的真空腔室中，在1×10-4Pa高真空条件下蒸镀200nm厚的铝电极。
由上述方法制备得到的发光电化学池结构如图1所示，其包括依次自下而上的铟锡氧化物导电玻璃、聚乙烯二氧噻吩层、发光活性层、金属电极。
实施例4
第一步：将聚氧化乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三氟甲磺酸锂，二氧化硅量子点分别溶解于环己酮和四氢呋喃体积比为3：1的二元溶剂中，溶液浓度为10mgmL-1。随后，将上述配制的0.2mL聚氧化乙烯溶液，1mL乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯溶液，0.2mL三氟甲磺酸锂溶液，0.1mL二氧化硅量子点溶液加到10mg的聚[{2,5-二(3’,7’-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(4’-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(3’-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}]发光材料中，用0.5mL上述的二元溶剂进一步溶解，在80℃下搅拌过夜后用0.22um的有机系滤头过滤，形成印刷墨水。
第二步：将氧化铟锡基底进行等离子体处理5分钟，在上面打印40nm厚的聚乙烯二氧噻吩膜，在印刷速度为20m s-1的条件下，用麦勒棒将墨水在聚乙烯二氧噻吩上印刷成膜，将印刷有膜的基底放置在100℃的加热台上退火30分钟。
第三步：将上述基底冷却至室温后，转移到金属气相沉积系统的真空腔室中，在1×10-4Pa的高真空条件下蒸镀200nm厚的铝电极。
由上述方法制备得到的发光电化学池结构如图1所示，其包括依次自下而上的铟锡氧化物导电玻璃、聚乙烯二氧噻吩层、发光活性层、金属电极。
实施例5
第一步：将聚氧化乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三氟甲磺酸锂，叠氮化碳量子点分别溶解于环己酮和四氢呋喃体积比为3：1的二元溶剂中，溶液浓度为10mgmL-1。随后，将上述配制的0.2mL聚氧化乙烯溶液，1mL乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯溶液，0.2mL三氟甲磺酸锂溶液，0.1mL叠氮化碳量子点溶液加到10mg的聚[{2,5-二(3’,7’-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(4’-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(3’-(3”,7”-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}]发光材料中，用0.5mL上述的二元溶剂进一步溶解，在80℃下搅拌过夜后用0.22um的有机系滤头过滤，形成印刷墨水。
第二步：将氧化铟锡基底进行等离子体处理5分钟，在上面打印40nm厚的聚乙烯二氧噻吩膜，在印刷速度为20m s-1的条件下，用麦勒棒将墨水在聚乙烯二氧噻吩上印刷成膜，将印刷有膜的基底放置在100℃的加热台上退火30分钟。
第三步：将上述基底冷却至室温后，转移到金属气相沉积系统的真空腔室中，在1×10-4Pa的高真空条件下蒸镀200nm厚的铝电极。
由上述方法制备得到的发光电化学池结构如图1所示，其包括依次自下而上的铟锡氧化物导电玻璃、聚乙烯二氧噻吩层、发光活性层、金属电极。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种发光电化学池，其特征在于：其包括依次自下而上的铟锡氧化物导电玻璃、聚乙烯二氧噻吩层、发光活性层、金属电极，其中，所述发光活性层包括发光材料、聚氧化乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三氟甲磺酸锂以及功能性纳米颗粒，所述功能性纳米颗粒为碳量子点，二氧化硅量子点，叠氮化碳量子点的一种；发光材料是聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基-乙氧基)-1,4-苯乙烯，聚[{2,5-二(3’,7’-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(4’-(3’’,7’’-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(3’-(3’’,7’’-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}]的一种。
2.一种发光电化学池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将发光材料与聚氧化乙烯，乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，三氟甲磺酸锂，功能性纳米颗粒混合溶解在溶剂中，配制成墨水；发光材料是聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基-乙氧基)-1,4-苯乙烯，聚[{2,5-二(3’,7’-二甲基辛氧基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(4’-(3’’,7’’-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}-co-{3-(3’-(3’’,7’’-二甲基辛氧基)苯基)-1,4-苯乙炔}]的一种；
步骤二，在覆盖了聚乙烯二氧噻吩膜的氧化铟锡基底上，通过麦勒棒将步骤一得到的墨水印刷成膜，并进行退火处理；
步骤三，将步骤二处理后的基底冷却至室温，然后转移到金属气相沉积系统的真空腔室中，蒸镀铝电极；
其中，所述功能性纳米颗粒为碳量子点，二氧化硅量子点，叠氮化碳量子点的一种。
3.根据权利要求2所述的发光电化学池的制备方法，其特征在于：所述功能性纳米颗粒的平均粒径为1~15 nm。
4.根据权利要求2和权利要求3任一所述的发光电化学池的制备方法，其特征在于：所述功能性纳米颗粒为发光材料质量的1%~100%。
5.根据权利要求2所述的发光电化学池的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，发光材料的浓度为3~7 mg·mL-1；发光材料、聚氧化乙烯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三氟甲磺酸锂的质量比为10：2：10：2。
6.根据权利要求2所述的发光电化学池的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，溶剂是环己酮和四氢呋喃体积比为3：1的二元溶剂。
7.根据权利要求2所述的发光电化学池的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，退火处理的温度为80~120℃。
8.根据权利要求2所述的发光电化学池的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，蒸镀在1×10-4 Pa的高真空条件下进行，铝电极的厚度为100~200 nm。
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