CN111548784B - 量子点的后处理方法、制备方法及制得的量子点和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及量子点技术领域,尤其是涉及一种量子点的后处理方法、制备方法及制得的量子点和应用。量子点的后处理方法,包括如下步骤:量子点溶液与吸附载体混合加热搅拌处理后,分离除去所述吸附载体;其中,所述吸附载体包括微球。本发明将量子点溶液,与特定吸附载体混合,吸附载体在加热条件下能够膨胀,在吸附载体上产生孔洞,能够对合成得到的量子点溶液中符合孔洞尺寸大小的量子点进行吸附,分离除去吸附载体能够将吸附的量子点一并去除,从而使剩余的量子点溶液中的量子点的尺寸分散度更集中,减小了量子点的发光光谱半高宽。

Description

量子点的后处理方法、制备方法及制得的量子点和应用
技术领域
本发明涉及量子点技术领域,尤其是涉及一种量子点的后处理方法、制备方法及制得的量子点和应用。
背景技术
由于量子点的晶粒尺寸与其半导体材料的Bohr半径相当,量子限域效应明显,电子在晶粒内的输运局域性和相干性显著增强,易与空穴束缚形成激子,能级结构也由体材料的准连续状态变成分立状态,随着晶粒尺寸减小,电子与空穴波函数交叠程度增加,带隙变宽,激子复合激发的光谱发生蓝移,通过对量子点的组分和尺寸进行准确调控,可实现激发光谱定向调整。
量子点发光因此具有颜色纯度高,发光波长可调,发光效率高等特点,并且易于通过溶液方法制备,使得量子点在普通照明和显示背光中具有广阔的应用前景。现在对于含镉量子点的合成过程的研究相对比较透彻和深入,能够调控合成过程得到半高宽小的量子点。但是由于镉元素的毒性会对环境造成潜在危害,因而需要研究开发不含镉的量子点,如CIS、InP。
目前对于无镉量子点的合成过程的研究不如含镉量子点的成熟,合成得到的无镉量子点的尺寸分散性较大,导致无镉量子点的发光光谱半高宽较大,使其发光特性与含镉量子点相比还存在较大差距,。有镉量子点发光光谱半高宽能够达到20nm~30nm,但无镉量子点发光光谱半高宽通常为40nm~50nm。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供量子点的后处理方法,以解决现有技术中存在的量子点发光光谱半高宽较大的技术问题。
本发明的第二目的在于提供量子点的制备方法,包括特定的后处理方法,能够使制备得到的量子点尺寸具有低分散性,具有较小的半高宽。
本发明的第三目的在于提供制备得到的量子点,该量子点尺寸分散性小,具有较小的半高宽。
本发明的第四目的在于提供了采用上述量子点制备的量子点发光器件。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
量子点的后处理方法,包括如下步骤:
量子点溶液与吸附载体混合加热搅拌处理后,分离除去所述吸附载体;
其中,所述吸附载体包括微球。
量子点合成后,由于量子点尺寸分布具有分散性,不同大小的量子点发光波长有差异,导致发光光谱变宽。合成的量子点尺寸分散性越大,量子点发光光谱半高宽越大。
本发明将合成得到的量子点溶液,与特定吸附载体混合,吸附载体在加热条件下能够膨胀,在吸附载体上产生孔洞,能够对合成得到的量子点溶液中符合孔洞尺寸大小的量子点进行吸附,分离除去吸附载体能够将吸附的量子点一并去除,从而使剩余的量子点溶液中的量子点的尺寸分散度更集中,减小了量子点的发光光谱半高宽。
在本发明的具体实施方式中,所述量子点包括含镉量子点和无镉量子点中的任一种,优选为无镉量子点。
现有的无镉量子点的合成中,得到的无镉量子点的溶液中,无镉量子点的尺寸分散性较大。采用本发明处理方式,能够极大的改善尺寸分散度,使其分散度更集中,进而减少发光光谱半高宽。对于无镉量子点采用本发明的技术方案,收效更佳。
在本发明的优选实施方式中,在所述混合加热搅拌处理后,冷却至10~30℃,再进行所述分离处理;优选冷却至20~30℃,再进行所述分离处理。如在具体实施方式中,可冷却至室温,再进行所述分离处理。
在冷却至室温后,吸附载体会收缩,将吸附于其中的量子点包裹住,使被吸附后的量子点与吸附载体一并有效分离去除。避免量子点在分离处理时脱离吸附载体,导致不能有效分离。
在本发明的优选实施方式中,所述微球包括PS微球、PMMA微球、硅微球中的任一种或多种,优选为硅微球。
在本发明的优选实施方式中,所述微球的直径为10~60μm,优选为30~40μm。
在本发明的优选实施方式中,所述量子点溶液中,量子点的浓度为10~100mg/mL,优选为40~50mg/mL。
在本发明的优选实施方式中,所述量子点溶液中,溶剂包括正己烷、氯仿和甲苯中的任一种或多种,优选正己烷。
本发明中的量子点溶液,可以是采用溶液法合成量子点得到的量子点溶液,也可以是将待处理的量子点分散于溶剂中得到的量子点溶液。
在本发明的优选实施方式中,所述加热搅拌的温度为40~80℃,优选为50~60℃。
在本发明的优选实施方式中,所述加热搅拌的时间为1~3h,优选为2h。
在本发明的具体实施方式中,当量子点溶液中,量子点的尺寸为3~8nm时,加热温度为50℃;当量子点溶液中,量子点的尺寸为5~10nm时,加热温度为60℃。
通过调控上述加热温度,使吸附载体上产生适宜大小的孔洞,使尺寸比孔洞小的量子点能够进入孔洞中以被分离去除,以改善量子点尺寸的分散度。
在本发明的优选实施方式中,所述搅拌的转速为500~1000rpm,优选为800rpm。
在本发明的优选实施方式中,所述量子点溶液和所述吸附载体的用量比为(10~50)mL﹕1g,优选为30mL﹕1g。
在本发明的具体实施方式中,所述分离的方式包括离心分离和沉淀分离中的任一种,优选为离心分离。
在本发明的优选实施方式中,所述离心的转速为1500~3500rpm,优选为2000~3000rpm,更优选为2500rpm;所述离心的时间为1~3min,优选为2min。
通过采用上述离心方式,能够将吸附载体有效去除,同时不会损失过多量子点。
本发明还提供了量子点的制备方法,包括上述任意一种所述量子点的后处理方法。
在本发明的具体实施方式中,采用溶液法制备量子点得到量子点溶液,然后进行所述后处理。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的量子点。
本发明制备得到的量子点尺寸分散性小,具有较小的半高宽,半高宽可达到30nm的水准。
本发明还提供了采用上述量子点制备得到的量子点发光器件。
采用具有低半高宽的量子点制备量子点发光器件,能有效改善器件性能。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明通过采用特定吸附载体,在加热条件下与量子点溶液混合搅拌,利用吸附载体上的孔洞对符合孔洞尺寸大小的量子点进行吸附并进行分离,从而使剩余的量子点溶液中的量子点的尺寸分散度更集中,减小了量子点的发光光谱半高宽;
(2)本发明制备得到的量子点用于制备量子点发光器件,能够有效改善器件性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1制备的初始量子点的光谱图,横轴是波长(nm),纵轴是相对发光强度;
图2为本发处理后的量子点的光谱图,横轴是波长(nm),纵轴是相对发光强度。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,但是本领域技术人员将会理解,下列所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明具体实施方式中采用的部分材料信息如下,但不局限于此:
硅微球:直径为30~40μm;
聚苯乙烯微球(PS微球):直径为30~40μm;
聚甲基丙烯酸甲酯微球(PMMA微球):直径为30~40μm。
实施例1
本实施例的量子点的后处理方法,包括如下步骤:
(1)提供初始CIS/ZnS量子点溶液30mL,其中量子点的浓度为50mg/mL,溶剂为正己烷;
(2)取1g直径为30~40μm的硅微球加入步骤(1)的量子点溶液中,加热至60℃保持120min,并伴随800rpm转速搅拌;
(3)将步骤(2)的混合物料自然降温至室温,然后进行离心处理,离心转速为2500rpm,离心时间为2min;取上清液为处理后的量子点。
其中,步骤(1)的初始量子点溶液的制备方法为:0.025mmol CuI、0.1mmol In(Ac)3、5mL DDT、10mL液体石蜡的混合物放置于三口烧瓶中,真空下120℃排气30min,同时对混合物进行磁力搅拌以及通Ar气保护。之后10min内将反应温度加热到230℃并保持5min,反应形成CIS量子点核。ZnS长壳:16mmol硬脂酸锌溶解于8mL DDT和16mL液体石蜡中,将上述溶液加入CIS量子点核反应体系中,并升温到240℃保持2h。反应最后所得CIS/ZnS量子点通过离心分离提纯,最后分散到正己烷中。
实施例2
本实施例参考实施例1的后处理方法,区别仅在于:
将步骤(2)中的硅微球替换为等量的直径为30~40μm的聚苯乙烯微球(PS微球),溶剂为氯仿。
实施例3
本实施例参考实施例1的后处理方法,区别仅在于:
将步骤(2)中的硅微球替换为等量的直径为30~40μm的聚甲基丙烯酸甲酯微球(PMMA微球),溶剂为氯仿。
实施例4
本实施例参考实施例1的后处理方法,区别仅在于:
步骤(2)中的加热的温度为75℃。
实施例5
本实施例的量子点的后处理方法,包括如下步骤:
(1)提供初始CIS/ZnS量子点溶液30mL,其中量子点的浓度为50mg/mL,溶剂为正己烷;
(2)取3g直径为30~40μm的硅微球加入步骤(1)的量子点溶液中,加热至60℃保持120min,并伴随800rpm转速搅拌;
(3)将步骤(2)的混合物料自然降温至室温,然后进行离心处理,离心转速为2500rpm,离心时间为2min;取上清液为处理后的量子点。
其中,初始CIS/ZnS量子点溶液的制备方法与实施例1的制备方法相同。
实施例6
本实施例的量子点的后处理方法,包括如下步骤:
(1)提供初始CIS/ZnS量子点溶液50mL,其中量子点的浓度为50mg/mL,溶剂为正己烷;
(2)取1g直径为30~40μm的硅微球加入步骤(1)的量子点溶液中,加热至60℃保持120min,并伴随800rpm转速搅拌;
(3)将步骤(2)的混合物料自然降温至室温,然后进行离心处理,离心转速为2500rpm,离心时间为2min;取上清液为处理后的量子点。
其中,初始CIS/ZnS量子点溶液的制备方法与实施例1的制备方法相同。
实施例7
本实施例参考实施例1的制备方法,区别仅在于:
步骤(3)中,将步骤(2)的混合物料自然降温至室温,然后进行离心处理,离心转速为1500rpm,离心时间为2min;取上清液为处理后的量子点。
实施例8
本实施例参考实施例1的制备方法,区别仅在于:
步骤(3)中,将步骤(2)的混合物料自然降温至室温,然后进行离心处理,离心转速为3500rpm,离心时间为2min;取上清液为处理后的量子点。
实验例1
为了对比说明本发明不同实施例制备得到的量子点的尺寸分散度及半高宽,将实施例1-4制备得到的量子点的性质进行检测,测试结果见表1。
表1不同实施例制备得到的量子点的性质
Figure BDA0002489326510000081
Figure BDA0002489326510000091
进一步的,如图1和2所示,其分别为本发明实施例1制备的初始量子点的光谱图和本发明实施例1处理后的量子点的光谱图。从图中可知,初始量子点的半高宽为48.6nm,处理后的量子点的半高宽为26.3nm,具有明显的改善。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.量子点的后处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
量子点溶液与吸附载体混合加热搅拌处理后,分离除去所述吸附载体;
其中,所述吸附载体为微球;
所述微球的直径为10μm~60μm;
所述加热搅拌的温度为40~80℃;所述加热搅拌的时间为1~3h。
2.根据权利要求1所述的量子点的后处理方法,其特征在于,还包括:在所述混合加热搅拌处理后,冷却至10~30℃,再进行所述分离处理。
3.根据权利要求2所述的量子点的后处理方法,其特征在于,冷却至20~30℃,再进行所述分离处理。
4.根据权利要求1-3任一项所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述微球为PS微球、PMMA微球、硅微球中的任一种或多种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述量子点溶液中,量子点的浓度为10~100mg/mL。
6.根据权利要求5所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述量子点的浓度为40~50mg/mL。
7.根据权利要求5所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述量子点溶液中,溶剂为正己烷、氯仿和甲苯中的任一种或多种。
8.根据权利要求1所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述加热搅拌的温度为50~60℃;所述加热搅拌的时间为2h。
9.根据权利要求1所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述搅拌的转速为500~1000rpm。
10.根据权利要求1-3任一项所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述量子点溶液和所述吸附载体的用量比为(10~50)mL﹕1g。
11.根据权利要求10所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述量子点溶液和所述吸附载体的用量比为30mL﹕1g。
12.根据权利要求1所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述量子点为含镉量子点和无镉量子点中的任一种。
13.根据权利要求12所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述量子点为无镉量子点。
14.根据权利要求1-3任一项所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述分离的方式为离心分离和沉淀分离中的任一种。
15.根据权利要求14所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述分离的方式为离心分离。
16.根据权利要求15所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述离心的转速为2000~3000rpm,所述离心的时间为1~3min。
17.根据权利要求16所述的量子点的后处理方法,其特征在于,所述离心的转速为2500rpm,所述离心的时间为2min。
18.量子点的制备方法,其特征在于,包括权利要求1-17任一项所述的量子点的后处理方法。
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