CN111378314B - 一种量子点墨水及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种量子点墨水及其制备方法，所述量子点墨水包括墨水溶剂以及分散在所述墨水溶剂中的量子点，所述墨水溶剂包括有机羧酸和有机胺，所述有机羧酸和有机胺之间通过所述有机羧酸中的羧酸根离子与所述有机胺中的铵根离子结合。本发明利用沸点和粘度相对较低的有机羧酸和有机胺制备得到链长增长的络合分子，所述络合分子的粘度相对有机羧酸和有机胺的粘度变大，因此，以所述络合分子作为量子点墨水的溶剂可提升其粘度，且所述络合分子在热处理条件下可重新分解为低沸点的有机羧酸和有机胺，从而便于去除。

Description

一种量子点墨水及其制备方法
技术领域
本发明涉及量子点领域，尤其涉及一种量子点墨水及其制备方法。
背景技术
量子点纳米晶是一种重要的纳米材料，涉及量子点纳米的应用面比较广，例如：发光二极管、电池、生物、显示、照明等诸多领域。
量子点显示领域尤其是印刷显示技术领域需要用到量子点墨水进行打印，而对于量子点的打印技术而言，量子点的墨水对量子点的打印效果影响较大；能够影响量子点墨水的性能的不仅与量子点墨水的沸点有关而且与墨水的粘度也有关。好的墨水既不参与化学反应通过热处理后又能够自然挥发掉。
对于量子点墨水而言，沸点低的有机试剂粘度低，粘度大的有机试剂沸点高；因此沸点低而又粘度大的试剂的开发显得尤为重要。
因此，现有技术还有待于改进。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种沸点低而粘度大的量子点墨水及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种量子点墨水，其中，包括墨水溶剂以及分散在所述墨水溶剂中的量子点，所述墨水溶剂包括有机羧酸和有机胺，所述有机羧酸和有机胺之间通过所述有机羧酸中的羧酸根离子与所述有机胺中的铵根离子结合。
一种量子点墨水的制备方法，其中，包括步骤：
将有机羧酸和有机胺在第一温度下混合，制得溶剂；
将所述溶剂与量子点混合，制得所述量子点墨水。
有益效果：本发明提供的量子点墨水包括墨水溶剂以及分散在所述墨水溶剂中的量子点，所述墨水溶剂包括有机羧酸和有机胺，所述有机羧酸和有机胺之间通过所述有机羧酸中的羧酸根离子与所述有机胺中的铵根离子结合。本发明利用沸点和粘度相对较低的有机羧酸和有机胺制备得到链长增长的络合分子，所述络合分子的粘度相对有机羧酸和有机胺的粘度变大，因此，以所述络合分子作为量子点墨水的溶剂可提升其粘度，且所述络合分子在热处理条件下可重新分解为低沸点的有机羧酸和有机胺，从而便于去除。
附图说明
图1为本发明一种量子点墨水的制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种量子点墨水及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供的量子点墨水包括墨水溶剂以及分散在所述墨水溶剂中的量子点，所述墨水溶剂包括有机羧酸和有机胺，所述有机羧酸和有机胺之间通过所述有机羧酸中的羧酸根离子与所述有机胺中的铵根离子结合。
请参阅图1，本发明提供一种量子点墨水的制备方法较佳实施例的流程图，其中，如图所示，包括步骤：
S100、将有机羧酸和有机胺在第一温度下混合，制得溶剂；
S200、将所述溶剂与量子点混合，制得所述量子点墨水。
本实施例提供的量子点墨水的制备方法简单易实现，制得的量子点墨水具有较高的粘度，且所述量子点墨水中的墨水溶剂沸点低、易去除。实现上述效果的机理具体如下：
将所述有机羧酸和有机胺在第一温度条件下混合的过程中，所述有机羧酸上的羧基官能团（-COOH）易脱去H+形成-COO-，而有机胺上的氨基官能团（-NH2）易得到H+形成-NH3 +，所述-COO-与-NH3 +会通过静电相互作用吸附在一起形成“络合分子”，所述络合分子由于其链长的增加，其粘度相对于有机羧酸类有机分子和有机胺的粘度变大，因此，以所述络合分子作为量子点墨水的溶剂可提升其粘度，且所述络合分子在一定热处理温度条件下可重新分解为低沸点的有机羧酸和有机胺，从而便于去除掉。
在一种优选的实施方式中，所述有机羧酸为只含有一个羧基官能团的直链有机分子，其化学结构通式为CH3-(CH2)n-COOH，其中n为大于等于1且小于等于8的整数。作为举例，所述有机羧酸可选自甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸和辛酸中的一种或多种，其中甲酸的沸点为100.8℃，乙酸的沸点为117.9℃，丙酸的沸点为162.5℃，丁酸的沸点为185℃，戊酸的沸点为205.4℃，庚酸的沸点为223℃，辛酸的沸点为239.7℃。
优选的，所述有机胺为只含有一个氨基官能团的直链有机分子，其化学结构通式为CH3- (CH2)m-NH2，其中m为大于等于1且小于等于8的整数。作为举例，所述有机胺可选自辛胺、庚胺、己胺、戊胺、丁胺、丙胺、乙胺和甲胺中的一种或多种，其中辛胺的沸点为179.6，庚胺的沸点为155℃，己胺的沸点为132.7℃，戊胺的沸点为104℃，丁胺的沸点为78℃，丙胺的沸点为47.8℃，乙胺的沸点为16.6℃，甲胺的沸点为-6.3℃。
在一种优选的实施方式中，按等摩尔量的比例将有机羧酸和有机胺在20-80℃的温度条件下混合，制得溶剂，所述溶剂为有机羧酸和有机胺通过所述有机羧酸中的羧酸根离子与所述有机胺中的铵根离子结合形成的络合分子。
优选的，所述有机羧酸中的碳原子数与所述有机胺中的碳原子数之和为8-16，即本实施例制备的络合分子的碳原子总数为8-16。不同组合的有机羧酸和有机胺结合生成的络合分子的沸点范围为100-250℃，且生成的络合分子的粘度都大于反应前的有机羧酸和有机胺的粘度；所述生成的络合分子均为非极性分子，因此可用来溶解和分散油溶性量子点，便于形成均匀的量子点墨水。
本实施例中，所述有机羧酸和有机胺混合生成络合分子的组合包括以下类型：当所述有机羧酸为甲酸时，所述有机胺为辛胺和庚胺中的一种或两种；当所述有机羧酸为乙酸时，所述有机胺为辛胺、庚胺和己胺中的一种或多种；当所述有机羧酸为丙酸时，所述有机胺为辛胺、庚胺、己胺和戊胺中的一种或多种；当所述有机羧酸为丁酸时，所述有机胺为辛胺、庚胺、己胺、戊胺和丁胺中的一种或多种；当所述有机羧酸为戊酸时，所述有机胺为辛胺、庚胺、己胺、戊胺、丁胺和丙胺中的一种或多种；当所述有机羧酸为己酸时，所述有机胺为辛胺、庚胺、己胺、戊胺、丁胺、丙胺和乙胺中的一种或多种；当所述有机羧酸为庚酸时，所述有机胺为辛胺、庚胺、己胺、戊胺、丁胺、丙胺、乙胺和甲胺中的一种或多种；当所述有机羧酸为辛酸时，所述有机胺为辛胺、庚胺、己胺、戊胺、丁胺、丙胺、乙胺和甲胺中的一种或多种。
在一种优选的实施方式中，当所述有机羧酸为乙酸时，所述有机胺为己胺，由所述乙酸和己胺组合生成的络合分子的碳原子总数为8，其具有较强的粘度，该络合分子与量子点混合形成量子点墨水后能够满足其粘度需求，并且所述乙酸和己胺的沸点较低，分别为117.9℃和132.7℃，所述量子点墨水在制备成膜后，通过较低温度的热处理便可去除掉所述量子点墨水中的络合分子。
在另一种优选的实施方式中，当所述有机羧酸为丙酸时，所述有机胺为庚胺，由所述丙酸和庚胺组合生成的络合分子的碳原子总数为10，其粘度相对较高，将该络合分子与量子点混合形成量子点墨水后能够有效满足其粘度需求，并且所述丙酸和庚胺的沸点相对也较低，分别为162.5℃和155℃，所述量子点在在制备成膜后，通过较低温度的热处理便可去除掉所述量子点墨水中的络合分子。
在一种优选的实施方式中，将所述溶剂与量子点混合，制得量子点墨水。所述量子点优选为油溶性量子点，所述油溶性量子点表面的配体选自油酸、油胺、辛胺、三辛基磷、三辛基氧磷、十八烷基磷酸和十四烷基磷中的一种或多种，但不限于此。
优选的，所述量子点选自二元相量子点、三元相量子点和四元相量子点中的一种或多种，但不限于此。作为举例，所述二元相量子点包括CdS、CdSe、CdTe、InP、AgS、PbS、PbSe、HgS等，但不限于此；所述三元相量子点包括ZnCdS、CuInS、ZnCdSe、ZnSeS、ZnCdTe、PbSeS等，但不限于此；所述四元相量子点包括ZnCdS/ZnSe、CuInS/ZnS、ZnCdSe/ZnS、CuInSeS、ZnCdTe/ZnS、 PbSeS /ZnS等，但不限于此。
更优选的，为便于形成均匀的量子点固态膜，所述量子点墨水的浓度为10-90mg/ml。
在一种优选的实施方式中，将所述量子点墨水制备成量子点固态膜，根据不同组合络合分子中有机羧酸和有机胺的沸点选取适当的温度对所述量子点固态膜进行热处理，去除量子点固态膜中的络合分子。
对所述量子点固态膜进行热处理能够破坏形成络合分子中的有机羧酸和有机胺之间的离子键，使其分开又重新形成沸点和粘度均低于络合分子的有机羧酸和有机胺，因此通过热处理能够有效去除量子点固态膜中的络合分子。
更优选的，本实施例中，所述热处理的温度为100-250℃。
下面通过具体实施例对本发明一种量子点墨水及其制备方法与应用做进一步的解释说明：
实施例1
一种量子点墨水，其包括由丁胺和丁酸混合反应生成的络合分子以及分散在所述络合分子中的CdSe/ZnS量子点；所述量子点墨水的制备方法包括步骤：
1）、墨水溶剂的制备：取50mmol的丁胺和50mmol的丁酸在室温下混合搅拌一段时间使其充分发生反应，形成络合分子，即制得墨水溶剂；
2）、量子点墨水的制备：取200mg的CdSe/ZnS量子点分散到步骤1）中制备好的10ml墨水溶剂中，制得浓度为20mg/ml的量子点墨水；
3）、量子点固态膜的制备：利用步骤2）中制备好的量子点墨水，采用打印的方式制备一层量子点固态膜并采用190℃进行退火处理去除量子点墨水中的墨水溶剂，得到一层不含墨水溶剂的量子点固态膜。
实施例2
一种量子点墨水，其包括由乙酸和己胺混合反应生成的络合分子以及分散在所述络合分子中的CdSe量子点；所述量子点墨水的制备方法包括步骤：
1）、墨水溶剂的制备：取50mmol的乙酸和50mmol的己胺在50℃下混合搅拌一段时间使其充分发生反应，形成络合分子，即制得墨水溶剂；
2）、量子点墨水的制备：取400mg的CdSe量子点分散到步骤1）中制备好的10ml墨水溶剂中，制得浓度为40mg/ml的量子点墨水；
3）、量子点固态膜的制备：利用步骤2）中制备好的量子点墨水，采用打印的方式制备一层量子点固态膜并采用140℃进行退火处理去除量子点墨水中的墨水溶剂，得到一层不含墨水溶剂的量子点固态膜。
实施例3
一种量子点墨水，其包括由丙酸和庚胺混合反应生成的络合分子以及分散在所述络合分子中的ZnCdSe量子点；所述量子点墨水的制备方法包括步骤：
1）、墨水溶剂的制备：取50mmol的丙酸和50mmol的庚胺在70℃下混合搅拌一段时间使其充分发生反应，形成络合分子，即制得墨水溶剂；
2）、量子点墨水的制备：取600mg的ZnCdSe量子点分散到步骤1）中制备好的10ml墨水溶剂中，制得浓度为60mg/ml的量子点墨水；
3）、量子点固态膜的制备：利用步骤2）中制备好的量子点墨水，采用打印的方式制备一层量子点固态膜并采用165℃进行退火处理去除量子点墨水中的墨水溶剂，得到一层不含墨水溶剂的量子点固态膜。
综上所述，本发明提供的量子点墨水包括墨水溶剂以及分散在所述墨水溶剂中的量子点，所述墨水溶剂包括有机羧酸和有机胺，所述有机羧酸和有机胺之间通过所述有机羧酸中的羧酸根离子与所述有机胺中的铵根离子结合。本发明利用沸点和粘度相对较低的有机羧酸和有机胺制备得到链长增长的络合分子，所述络合分子的粘度相对有机羧酸类有机分子和有机胺的粘度变大，因此，以所述络合分子作为量子点墨水的溶剂可提升其粘度，且所述络合分子在热处理条件下可重新分解为低沸点的有机羧酸和有机胺，从而便于去除。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种量子点墨水，其特征在于，包括墨水溶剂以及分散在所述墨水溶剂中的量子点，所述墨水溶剂包括有机羧酸和有机胺，所述有机羧酸中的碳原子数与所述有机胺中的碳原子数之和为8-16，所述有机羧酸和有机胺之间通过所述有机羧酸中的羧酸根离子与所述有机胺中的铵根离子结合得到络合分子，所述络合分子的沸点范围为100-250℃。
2.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述墨水溶剂为有机羧酸和有机胺。
3.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述有机羧酸的化学结构通式为CH3-(CH2)n-COOH，其中n为大于等于1且小于等于8的整数；
和/或，所述有机胺的化学结构通式为CH3-(CH2)m-NH2，其中m为大于等于1且小于等于8的整数。
4.根据权利要求3所述量子点墨水，其特征在于，所述有机羧酸为丙酸，所述有机胺为庚胺。
5.根据权利要求3所述量子点墨水，其特征在于，所述有机羧酸为乙酸，所述有机胺为己胺。
6.根据权利要求1所述量子点墨水，其特征在于，所述量子点选自二元相量子点、三元相量子点和四元相量子点中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述量子点墨水，其特征在于，所述量子点墨水中量子点的浓度为10-90mg/ml。
8.一种量子点墨水的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将有机羧酸和有机胺在第一温度下混合，制得溶剂，其中，所述有机羧酸中的碳原子数与所述有机胺中的碳原子数之和为8-16，所述有机羧酸和有机胺之间通过所述有机羧酸中的羧酸根离子与所述有机胺中的铵根离子结合得到络合分子，所述络合分子的沸点范围为100-250℃；
将所述溶剂与量子点混合，制得所述量子点墨水。
9.根据权利要求8所述量子点墨水的制备方法，其特征在于，在第一温度为20-80℃的条件下，将有机羧酸和有机胺混合，制得溶剂。
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