CN114316987A - 量子点及其制备方法、发光器件 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及显示技术领域,提供了一种量子点及其制备方法,以及一种发光器件。所述量子点包括核、保护化合物和壳,所述核为片状核,且所述片状核具有上表面、下表面以及围绕所述上表面和所述下表面的侧表面,所述保护化合物形成在所述上表面和所述下表面,所述壳形成在所述侧表面。本申请提供的量子点不仅能够保持类二维纳米片量子点核优异的峰宽,而且具有良好的荧光效率。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域,尤其涉及一种量子点及其制备方法,以及一种发光器件。
背景技术
量子点(quantum dot,QD),是一类由少量原子构成的纳米材料,其半径通常小于或接近于激子波尔半径,表现出显著的量子限域效应,具有独特的光学性能。这些独特的性能使其广泛应用在显示、照明、生物标记和太阳能电池等领域。
量子点为一种典型的纳米材料,其自身的尺寸和形貌对其光学性能的影响非常显著。现有量子点制备技术通常是围绕传统“零维”球形或类球形量子点材料进行合成与不断发展、完善,但在“类二维”纳米片材料方面的研究却非常不足。
“类二维”纳米片与传统的“零维”球形或类球形量子点相比,除了拥有一般量子点的基本特性外,还表现出区别于“零维”球形或类球形量子点的特性。比如最典型的差别在于发射峰宽间的差异,其发射峰仅随厚度的变化连续可调。
传统“零维”球形或类球形量子点的峰宽通常在20nm以上,不能满足超单色性<15nm的标准。而“类二维”纳米片的峰宽通常<15nm,能显著改善器件的单色性,对实现具有高色纯度的量子点发光二极管(quantum dot light emitting diode,QLED)具有重要意义。目前,但现有技术合成的最窄的类二维纳米片量子点的峰宽为12~15nm,峰宽仍然较宽,且发光效率普遍不高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种量子点及其制备方法,以及一种光电器件,旨在解决现有的类二维纳米片量子点的峰宽仍然较宽,且发光效率不高的问题。
为实现上述申请目的,本申请采用的技术方案如下:
第一方面,本申请提供一种量子点,所述量子点包括核、保护化合物和壳,
所述核为片状核,且所述片状核具有上表面、下表面以及围绕所述上表面和所述下表面的侧表面,
所述保护化合物形成在所述上表面和所述下表面,
所述壳形成在所述侧表面。
优选地,所述核由第一金属前驱体和第一非金属前驱体形成,所述保护化合物由第二金属前驱体和第一配位溶剂形成,所述壳由第三金属前驱体和第二非金属前驱体形成。
优选地,所述第一金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性大于所述第二金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性。
优选地,所述第一金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性为所述第二金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性的10倍以上。
优选地,所述核的长度为10~100nm,宽度为2~10nm,厚度为1~5nm。
优选地,所述壳的厚度为1~3nm。
优选地,所述第一金属前驱体各自独立地选自Cd前驱体,所述第三金属前驱体选自Cd前驱体、Zn前驱体中的至少一种。
优选地,所述第二金属前驱体选自Zn前驱体或Mg前驱体。
优选地,所述第一非金属前驱体和所述第二非金属前驱体各自独立地选自S前驱体、Se前驱体、Te前驱体中的一种。
优选地,所述第一配位溶剂选自油酸、碳原子数为链长4~20的烷基酸、三辛基膦、三丁基膦、氧化三辛基膦、已基膦酸、油胺、乙胺、三乙基胺、丙胺、三丙胺、丁胺、三丁胺、戊胺、三戊胺、正己胺、三己胺、庚胺、辛胺、三辛胺、二正辛胺、癸胺、十二胺、三月桂胺、十四胺、十六胺、十八胺、三-十八胺中的至少一种。
优选地,所述第一非金属前驱体中的第一非金属和所述第二非金属前驱体中的第二非金属为同族金属。
优选地,所述Cd前驱体选自醋酸镉、乙酰丙酮镉、二甲基镉、二乙基镉、碘化镉、溴化镉、氯化镉、氟化镉、碳酸镉、硝酸镉、氧化镉、高氯酸镉、磷酸镉、硫酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、十四烷酸镉、十六烷酸镉中的至少一种,
所述Zn前驱体选自二甲基锌、二乙基锌、醋酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌、硫酸锌、油酸锌、硬脂酸锌中的至少一种,
所述Mg前驱体选自氯化镁、溴化镁、碘化镁、醋酸镁、二水合醋酸镁、硫酸镁、硝酸镁、碳酸镁、乙酰丙酮镁、十四烷酸镁、十六烷酸镁、十八烷酸镁中的至少一种。
优选地,所述量子点还包括另一保护化合物,所述另一保护化合物形成于所述壳的表面。
优选地,所述第二包化合物由第三金属前驱体的第二配位溶剂形成。
优选地,所述第二配位溶剂选自油酸、碳原子数为链长4~20的烷基酸、三辛基膦、三丁基膦、氧化三辛基膦、已基膦酸、油胺、乙胺、三乙基胺、丙胺、三丙胺、丁胺、三丁胺、戊胺、三戊胺、正己胺、三己胺、庚胺、辛胺、三辛胺、二正辛胺、癸胺、十二胺、三月桂胺、十四胺、十六胺、十八胺、三-十八胺中的至少一种。
第二方面,本申请提供一种量子点的制备方法,所述量子点包括核、保护化合物和壳,所述制备方法包括以下步骤:
形成所述核和所述保护化合物,将所述核形成为具有上表面、下表面以及围绕所述上表面和所述下表面的侧表面的片状,将所述保护化合物形成在所述上表面和所述下表面,
在所述侧表面形成所述壳。
优选地,形成所述核和所述保护化合物的步骤包括:
将第一金属前驱体和第一配位溶剂混合并进行处理,得到第一溶液;
将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入所述第一溶液进行处理,
其中,所述核由第一金属前驱体和第一非金属前驱体形成,所述保护化合物由第二金属前驱体和所述第一配位溶剂形成,
所述第一金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性大于所述第二金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性。
优选地,所述第一金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性为所述第二金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性的10倍以上。
优选地,所述将第一金属前驱体和第一配位溶剂混合并进行处理,得到第一溶液的步骤,包括:将所述第一金属元素前驱体、所述第一配位溶剂和第一非配位溶剂混合,在温度为80℃~100℃条件下真空处理10分钟~2小时,然后在惰性气氛下升温至180℃~300℃,排气10分钟~2小时,得到所述第一溶液。
优选地,所述将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入所述第一溶液进行处理的步骤,包括:在温度为5℃~45℃的条件下,向所述第一溶液中加入第一非金属前驱体,升温至第一加热条件,加入第二金属前驱体,升温至第二加热条件。
优选地,所述第一加热条件的温度为150℃~220℃。
优选地,所述第二加热条件的温度为220℃~250℃,时间为1分钟~60分钟。
优选地,所述将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入所述第一溶液进行处理的步骤中,按照第一金属前驱体与第一非金属前驱体的摩尔比为2~5:1的比例,加入第一非金属前驱体。
优选地,所述将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入所述第一溶液进行处理的步骤中,按照所述第一金属前驱体与所述第二金属前驱的摩尔比为0.5~2:1的比例,加入所述第二金属前驱体。
优选地,所述第一溶液中,所述第一金属前驱体和第一配位溶剂的摩尔比为1:2.5~10。
优选地,所述第一溶液中所述第一金属前驱体的浓度为0.01~0.05mol/mL。
优选地,在所述侧表面形成所述壳的步骤包括:
将第三金属前驱体和第二配位溶剂混合并进行处理,得到第二溶液;
将形成有所述保护化合物的所述核加入所述第二溶液并进行处理,得到第三溶液;
将所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入所述第三溶液并进行处理,
其中,所述壳由第三金属前驱体和第二非金属前驱体形成。
优选地,所述将第三金属前驱体和第二配位溶剂混合并进行处理,得到第二溶液的步骤,包括:将所述第三金属前驱体、所述第二配位溶剂和第二非配位溶剂混合,在温度为80℃~100℃条件下真空处理10分钟~2小时,然后在惰性气氛下升温至180℃~300℃,排气10分钟~2小时,制得所述第二溶液。
优选地,将形成有所述保护化合物的所述核加入所述第二溶液并进行处理,得到第三溶液的步骤包括:在温度为5℃~45℃的条件下,向所述第二溶液中加入所述核,混合处理,得到所述第三溶液。
优选地,将所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入所述第三溶液并进行处理的步骤,包括:将所述第三溶液升温至180℃~350℃,加入所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体。
优选地,将所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入所述第三溶液并进行处理的步骤,按照所述第三金属元素前驱体和所述第二非金属元素前驱体的摩尔比为1.5~5:1的比例,将所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入所述第三溶液中。
优选地,所述第二溶液中,所述第三金属元素前驱体和所述第二配位溶剂的摩尔比为0.5:(2.0~1)。
优选地,所述第二溶液中,所述第三金属前驱体溶液的浓度为0.01~0.05mol/mL。
优选地,所述所述第二配位溶剂选自油酸、碳原子数为链长4~20的烷基酸、三辛基膦、三丁基膦、氧化三辛基膦、已基膦酸、油胺、乙胺、三乙基胺、丙胺、三丙胺、丁胺、三丁胺、戊胺、三戊胺、正己胺、三己胺、庚胺、辛胺、三辛胺、二正辛胺、癸胺、十二胺、三月桂胺、十四胺、十六胺、十八胺、三-十八胺中的至少一种。
第三方面,本申请提供一种发光器件,所述发光器件包括发光层,所述发光层包括上述的量子点或上述的制备方法制得的量子点。
本申请提供的量子点,包括片状核,以及形成在所述片状核的上下表面的保护化合物,以及形成在所述片状核的侧表面的壳。在这种情况下,量子点具有二维片层结构,从而使得量子点即能够保持类二维纳米片量子点核优异的峰宽;同时由于壳仅生长在量子点核的侧表面,使得量子点具有良好的荧光效率。本申请提供的量子点,超单色性峰宽小于或等于10nm,荧光效率大于或等于80%。
本申请提供的类二维纳米片量子点的制备方法,在片状核的侧表面生长壳层,从而在不改变类二维纳米片量子点核的原有波长的条件下,显著提高类二维纳米片量子点的发光效率。最终得到的量子点具备超单色性峰宽(峰宽≤10nm)和荧光效率高的(量子点产率≥80%)的优点。
本申请提供的发光器件,由于发光层的材料采用上述的量子点或上述方法制备的量子点,量子点的峰宽小于或等于10nm,荧光效率大于或等于80%,因此,所述发光器件具有较好的超单色性和发光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的类二维纳米片量子点的制备工艺流程图;
图2是本申请实施例1提供的CdSe核量子点进行CdS壳层生长前后的TEM照片;
图3是本申请实施例1提供的类二维CdSe纳米片量子点核的吸光与荧光图;
图4是本申请实施例1提供的类二维CdSe/CdS纳米片量子点的吸光与荧光图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请中,术语“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况。其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,“a,b,或c中的至少一项(个)”,或,“a,b,和c中的至少一项(个)”,均可以表示:a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c,其中a,b,c分别可以是单个,也可以是多个。
应理解,在本申请的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,部分或全部步骤可以并行执行或先后执行,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,用来将目的如物质、界面、消息、请求和终端彼此区分开,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如,在不脱离本申请实施例范围的情况下,第一XX也可以被称为第二XX,类似地,第二XX也可以被称为第一XX。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供了量子点,量子点包括核、保护化合物和壳,
核为片状核,且片状核具有上表面、下表面以及围绕上表面和下表面的侧表面,
保护化合物形成在上表面和下表面,
壳形成在侧表面。
本申请实施例提供的量子点,包括片状核,以及形成在片状核的上下表面的保护化合物,以及形成在片状核的侧表面的壳。在这种情况下,量子点具有二维片层结构,从而使得量子点即能够保持类二维纳米片量子点核优异的峰宽;同时由于壳仅生长在量子点核的侧表面,使得量子点具有良好的荧光效率。本申请实施例提供的量子点,超单色性峰宽小于或等于10nm,荧光效率大于或等于80%。
本申请实施例中,量子点的核为片状核,且片状核具有上表面、下表面以及围绕上表面和下表面的侧表面,从而赋予量子点较窄的峰宽,使得采用该量子点的发光器件具有超单色性小于或等于10nm的优点。在此基础上,在片状核的侧表面形成壳。在这种情况下,壳仅形成于片状核的侧表面,保护化合物覆盖的上下表面不形成壳。在这种情况下,不仅可以维持量子点的二维片状结构,而且由于壳横向形成与片状核的表面即片状核的侧表面,因此,可以在不改变片状核核的原有波长的条件下,显著提高量子点的发光效率。
在一些实施例中,核由第一金属前驱体和第一非金属前驱体形成,保护化合物由第二金属前驱体和第一配位溶剂形成,壳由第三金属前驱体和第二非金属前驱体形成。
在一种可能的实施方式中,第一金属前驱体与第一非金属前驱体的反应活性大于第二金属前驱体与第一非金属前驱体的反应活性。在这种情况下,第一金属前驱体与第一非金属前驱体优先反应形成片状核,第二金属前驱体与第一配位溶剂形成保护化合物,并吸附到片状核的上下表面,填补片状核表面的缺陷态,保护量子点核免受外界环境的影响,同时能够有效提升发光效率。
在一些实施例中,第一金属前驱体与第一非金属前驱体的反应活性为第二金属前驱体与第一非金属前驱体的反应活性的10倍以上。在这种情况下,片状核由第一金属前驱体与第一非金属前驱体形成,不会掺入第二金属前驱体与第一非金属前驱体形成的化合物,从而保证量子点核的成分纯度和性能稳定性。
优选地,第一非金属前驱体中的第一非金属和第二非金属前驱体中的第二非金属为同族金属。
在一些实施例中,第一金属前驱体选自Cd前驱体。在一些实施例中,第三金属前驱体选自Cd前驱体、Zn前驱体中的至少一种。
示例性的,Cd前驱体选自醋酸镉、乙酰丙酮镉、二甲基镉、二乙基镉、碘化镉、溴化镉、氯化镉、氟化镉、碳酸镉、硝酸镉、氧化镉、高氯酸镉、磷酸镉、硫酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、十四烷酸镉、十六烷酸镉中的至少一种,Zn前驱体选自二甲基锌、二乙基锌、醋酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌、硫酸锌、油酸锌、硬脂酸锌中的至少一种。
在一些实施例中,第二金属前驱体选自Zn前驱体或Mg前驱体。
示例性的,Zn前驱体选自二甲基锌、二乙基锌、醋酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌、硫酸锌、油酸锌、硬脂酸锌中的至少一种,
Mg前驱体选自氯化镁、溴化镁、碘化镁、醋酸镁、二水合醋酸镁、硫酸镁、硝酸镁、碳酸镁、乙酰丙酮镁、十四烷酸镁、十六烷酸镁、十八烷酸镁中的至少一种。
在一些实施例中,第一非金属前驱体中的第一非金属和第二非金属前驱体中的第二非金属为同族金属。
在一些实施例中,第一非金属前驱体和第二非金属前驱体各自独立地选自S前驱体、Se前驱体、Te前驱体中的一种。
Se前驱体为Se元素与一些有机物所形成的化合物,示例性的,Se前驱体选自Se粉、Se-TOP、Se-TBP、Se-TPP、Se-ODE、Se-TOA(selenium-trioctylamine)、Se-OA(selenium-oleic acid)、Se-OCA(seleniumoctylamine)、Se-ODA(selenium-octadecylamine)、Se-ODPA(seleniumoctadecylphosphonic acid)、Se-OLA(selenium-oleylamine)中的至少一种,但不限于此。S前驱体为S元素与一些有机物所形成的化合物,示例性的,S前驱体选自硫粉、S-TOP、S-TBP、S-TPP、S-ODE、S-OA、S-ODA、S-TOA、S-ODPA、S-OLA、S-OCA、烷基硫醇、六甲基二硅硫烷中的至少一种,但不限于此。Te前驱体为Te元素与一些有机物所形成的化合物,示例性的,Te前驱体选自Te粉、Te-TOP、Te-TBP、Te-TPP、Te-ODE、Te-OA、Te-ODA、Te-TOA、Te-ODPA、Te-OLA、Te-OCA中的至少一种,但不限于此。
在一些实施例中,第一配位溶剂选自油酸、碳原子数为链长4~20的烷基酸、三辛基膦、三丁基膦、氧化三辛基膦、已基膦酸、油胺、乙胺、三乙基胺、丙胺、三丙胺、丁胺、三丁胺、戊胺、三戊胺、正己胺、三己胺、庚胺、辛胺、三辛胺、二正辛胺、癸胺、十二胺、三月桂胺、十四胺、十六胺、十八胺、三-十八胺中的至少一种。
示例性的,组成片状核的化合物为CdSe,组成壳的化合物可以为CdS、CdTe、CdZnS、CdZnTe、CdSeS、CdTeS、CdZnSeS、CdZnTeS。
在一种可能的实施方式中,量子点还包括另一保护化合物,另一保护化合物形成于壳的表面。在一些实施例中,另一保护化合物吸附到壳的表面,填补壳表面的缺陷态,保护壳免受外界环境的影响,同时能够有效提升发光效率。
在一些实施例中,第二包化合物由第三金属前驱体的第二配位溶剂形成。其中,第三金属前驱体与形成壳的第三金属前驱体相同。
在一些实施例中,第二配位溶剂选自油酸、碳原子数为链长4~20的烷基酸、三辛基膦、三丁基膦、氧化三辛基膦、已基膦酸、油胺、乙胺、三乙基胺、丙胺、三丙胺、丁胺、三丁胺、戊胺、三戊胺、正己胺、三己胺、庚胺、辛胺、三辛胺、二正辛胺、癸胺、十二胺、三月桂胺、十四胺、十六胺、十八胺、三-十八胺中的至少一种。
在一些实施例中,核的厚度为1~5nm,垂直于核的厚度的方向,核的横截面积为100~1000nm2。该实施例提供的核,具有二维片状结构。在一些实施例中,壳的厚度为1~3nm。在一些实施例中,核的厚度为1~5nm,垂直于核的厚度的方向,核的横截面积为100~1000nm2;壳的厚度为1~3nm。值得注意的是,本申请实施例中,核的厚度是指核的上表面到核的下表面之间的距离。
结合图1,本申请实施例第二方面提供一种量子点的制备方法,量子点包括核、保护化合物和壳,制备方法包括以下步骤:
S01.形成核和保护化合物,将核形成为具有上表面、下表面以及围绕上表面和下表面的侧表面的片状,将保护化合物形成在上表面和下表面,
S02.在侧表面形成壳。
本申请实施例提供的类二维纳米片量子点的制备方法,在片状核的侧表面生长壳层,从而在不改变类二维纳米片量子点核的原有波长的条件下,显著提高类二维纳米片量子点的发光效率。最终得到的量子点具备超单色性峰宽(峰宽≤10nm)和荧光效率高的(量子点产率≥80%)的优点。
在一些实施例中,形成核和保护化合物的步骤包括:
S011.将第一金属前驱体和第一配位溶剂混合并进行处理,得到第一溶液;
S012.将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入第一溶液进行处理,
其中,核由第一金属前驱体和第一非金属前驱体形成,保护化合物由第二金属前驱体和第一配位溶剂形成,
第一金属前驱体与第一非金属前驱体的反应活性大于第二金属前驱体与第一非金属前驱体的反应活性。
步骤S011中,第一金属元素前驱体作为核的阳离子前驱体,在一些实施例中,第一金属元素前驱体选自Cd前驱体。示例性的,Cd前驱体包括:醋酸镉、乙酰丙酮镉、二甲基镉、二乙基镉、碘化镉、溴化镉、氯化镉、氟化镉、碳酸镉、硝酸镉、氧化镉、高氯酸镉、磷酸镉、硫酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、十四烷酸镉、十六烷酸镉中的至少一种,但不限于此。
第一配位溶剂用于与下述步骤步骤S012中第二金属前驱体中的第二金属结合,形成核的表面配体。在一些实施例中,第一配位溶剂选自油酸、碳原子数为链长4~20的烷基酸、三辛基膦、三丁基膦、氧化三辛基膦、已基膦酸、油胺、乙胺、三乙基胺、丙胺、三丙胺、丁胺、三丁胺、戊胺、三戊胺、正己胺、三己胺、庚胺、辛胺、三辛胺、二正辛胺、癸胺、十二胺、三月桂胺、十四胺、十六胺、十八胺、三-十八胺中的至少一种。
在一些实施例中,将第一金属前驱体和第一配位溶剂混合的步骤中,第一溶液中,第一金属前驱体和第一配位溶剂的摩尔比为1:2.5~10。第一配位溶剂和第一金属前驱体的含量在此范围内,从而在经过下述步骤反应后,第一配位溶剂与第二金属前驱体反应形成表面配体,并以合适的含量结合在核的表面,以提高核的性能。
在一些实施例中,将第一金属前驱体和第一配位溶剂混合的步骤中,第一溶液中第一金属前驱体的浓度为0.01~0.05mol/mL,有利于在下述步骤中第一金属前驱体与第一非金属前驱体结合,并反应生成片状核。
在一些实施例中,第一金属前驱体溶液中,第一金属前驱体和第一配位溶剂的摩尔比为1:2.5~10;且第一金属前驱体溶液的浓度为0.01~0.05mol/mL。
在一种可能的实施方式中,将第一金属前驱体和第一配位溶剂混合的步骤中,还包括加入第一非配位溶剂。第一非配位溶剂一方面作为第一金属元素前驱体的溶解溶剂,另一方面,作为为下述步骤制备类二维纳米片量子点核提供温和的反应介质。在一些实施例中,第一非配位溶剂选自碳原子数为6-40的脂族烃、碳原子数为6-30的芳族烃、含氮杂环化合物、碳原子数为12-22芳族醚中的至少一种。其中,碳原子数为6-40的脂族烃包括:碳原子数为6-40的烷烃、碳原子数为6-40的烯烃和碳原子数为6-40的炔烃,例如十六烷、十八烷、十八烯和角鲨烷,但不限于此;碳原子数为6-30的芳族烃包括:苯基十二烷、苯基十四烷和苯基十六烷,但不限于此;含氮杂环化合物包括:吡啶,但不限于此;碳原子数为12-22芳族醚包括:基醚、苄基醚,但不限于此。
在一些实施例中,将第一金属前驱体和第一配位溶剂混合并进行处理,得到第一溶液的步骤,包括:将第一金属元素前驱体、第一配位溶剂和第一非配位溶剂混合,混合过程中,各成分的添加顺序没有严格顺序,可以先添加第一金属元素前驱体,也可以先添加第一配位溶剂或第一非配位溶剂;当然,也可以将其中的两种或三种同时添加,混合处理。接着,在温度为80℃~100℃条件下真空处理10分钟~2小时,然后,在惰性气氛下升温至180℃~300℃,排气10分钟~2小时,得到第一溶液。在这种情况下,两次加热可以将来自第一金属前驱体、第一配位溶剂和第一非配位溶剂以及环境中的水氧充分去除;而且可以将第一金属前驱体完全溶解,形成澄清透明的第一溶液。将第一金属前驱体溶液冷却降温后,即可作为核的阳离子前驱体备用。
步骤S012中,将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入第一溶液进行处理,使得第一非金属前驱体与第一金属前驱体反应生成具有上表面、下表面以及围绕上表面和下表面的侧表面的片状核,第二金属前驱体与第一配位溶剂反应生成配体,并结合在片状核的上下表面。
在一些实施例中,第一金属前驱体与第一非金属前驱体的反应活性为第二金属前驱体与第一非金属前驱体的反应活性的10倍以上,使得将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入第一溶液之后,第一非金属前驱体与第一金属前驱体反应,并避免第一非金属前驱体与第二金属前驱体反应。
在一些实施例中,第二金属前驱体选自与第一非金属元素前驱体反应活性较弱的,在一些实施例中,第二金属前驱体选自Zn前驱体或Mg前驱体。示例性的,Zn前驱体选自二甲基锌、二乙基锌、醋酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌、硫酸锌、油酸锌、硬脂酸锌中的至少一种,Mg前驱体选自氯化镁、溴化镁、碘化镁、醋酸镁、二水合醋酸镁、硫酸镁、硝酸镁、碳酸镁、乙酰丙酮镁、十四烷酸镁、十六烷酸镁、十八烷酸镁中的至少一种。
在一些实施例中,第一非金属前驱体选自S前驱体、Se前驱体、Te前驱体中的一种。Se前驱体为Se元素与一些有机物所形成的化合物,示例性的,Se前驱体选自Se粉、Se-TOP、Se-TBP、Se-TPP、Se-ODE、Se-TOA(selenium-trioctylamine)、Se-OA(selenium-oleicacid)、Se-OCA(seleniumoctylamine)、Se-ODA(selenium-octadecylamine)、Se-ODPA(seleniumoctadecylphosphonic acid)、Se-OLA(selenium-oleylamine)中的至少一种,但不限于此。S前驱体为S元素与一些有机物所形成的化合物,示例性的,S前驱体选自硫粉、S-TOP、S-TBP、S-TPP、S-ODE、S-OA、S-ODA、S-TOA、S-ODPA、S-OLA、S-OCA、烷基硫醇、六甲基二硅硫烷中的至少一种,但不限于此。Te前驱体为Te元素与一些有机物所形成的化合物,示例性的,Te前驱体选自Te粉、Te-TOP、Te-TBP、Te-TPP、Te-ODE、Te-OA、Te-ODA、Te-TOA、Te-ODPA、Te-OLA、Te-OCA中的至少一种,但不限于此。
在一些实施例中,将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入第一溶液进行处理的步骤中,按照第一金属前驱体与第一非金属前驱体的摩尔比为2~5:1的比例,加入第一非金属前驱体。此时,第一金属前驱体的摩尔含量比第一非金属前驱体的摩尔含量至少多一倍,第一金属前驱体与第一非金属前驱体的结合活性较强,在添加第二金属前驱体后,进一步增加第一非金属元素前驱体的反应优势。
在一些实施例中,将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入第一溶液进行处理的步骤中,按照第一金属前驱体与第二金属前驱的摩尔比为0.5~2:1的比例,加入第二金属前驱体。在这种情况下,第二金属前驱能够有效填补第一金属前驱体和第一非金属前驱体形成的片状核的表面缺陷,从而提高核的发光效率。
在一些实施例中,将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入第一溶液进行处理的步骤,包括:在温度为室温(5℃~45℃)的条件下,向第一溶液中加入第一非金属前驱体,升温至第一加热条件,加入第二金属前驱体,升温至第二加热条件。
在第一加热条件下,第一金属前驱体和第一非金属前驱体形核,并得到量子点晶种;第二金属前驱体由于反应活性低,不与第一非金属前驱体结合。在一些实施例中,第一加热条件的温度为150℃~220℃。
在第二加热条件下,第一金属前驱体和第一非金属前驱体反应,晶种生长形成片状核。这个过程中,第二金属前驱体由于反应活性低,不与第一非金属前驱体结合;但第二金属前驱提与反应体系中的第一配位溶剂反应,生成保护化合物,形成在片状核的上下表面。特别的,当按照第一金属前驱体与第一非金属前驱体的摩尔比为2~5:1的比例,在第一溶液加入第一非金属前驱体中时,由于第一金属前驱体的摩尔含量比第一非金属前驱体的摩尔含量至少多一倍,第二金属前驱体由于反应活性低,因此,第二金属前驱体更加不会与第一非金属前驱体反应。但是,在第二加热条件下,第二金属元素前驱提能够与反应体系中的第一配位溶剂反应,生成保护化合物,并有效吸附到片状核的表面,填补片状核表面的缺陷态,保护片状核免受外界环境的影响,同时能够有效提升发光效率。在一些实施例中,第二加热条件的温度为220℃~250℃,时间为1分钟~60分钟。
示例性的,以第二金属前驱体为二水合醋酸锌,第一金属前驱体为醋酸镉,第一非金属前驱体为Se-十八烯悬浊液为例,第二加热条件如220℃~250℃下,由于Se与Cd的结合速率是Se与Zn结合速率的10倍乃至以上,加上Cd相比Se的摩尔量要多一倍,因此,第二加热条件下醋酸镉与Se-十八烯悬浊液发生反应,生长片状核,二醋酸锌不会与Se-十八烯发生反应。加入的二水合醋酸锌与反应体系中的第一配位溶剂,如油酸会优先反应,生成的油酸锌能够有效的吸附到片状核的表面,填补表面的缺陷态,不仅能够保护核受外界环境的影响,同时能够有效提升发光效率。
在一些实施例中,第二加热条件的温度较第一加热条件的温度高0℃~100℃,可以使第一金属元素前驱体与第一非金属元素前驱体在第一加热条件下形核,并在第二加热条件下进一步横向生长,形成片状核。
在一些实施例中,将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入第一溶液进行处理,包括:在室温条件下,向第一金属前驱体溶液加入第一非金属前驱体,升温至150℃~220℃,加入第二金属前驱体,在220℃~250℃条件下反应1分钟~60分钟,制得片状核。
进一步的,在反应结束后,可以对核进行提纯处理,以提高其质量。在一些实施例中,待反应结束后,将产物通过正己烷与乙酸乙酯、乙醇等进行溶解、沉淀及离心,收集核。其中,正己烷用于溶解核,乙酸乙酯和乙醇作为沉淀剂用于核的沉淀。
上述步骤S02中,在一些实施例中,在侧表面形成壳的步骤包括:
S021.将第三金属前驱体和第二配位溶剂混合并进行处理,得到第二溶液;
S022.将形成有保护化合物的核加入第二溶液并进行处理,得到第三溶液;
S023.将第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入第三溶液并进行处理,
其中,壳由第三金属前驱体和第二非金属前驱体形成。
上述步骤S021中,第三金属前驱体作为壳的阳离子前驱体,在一些实施例中,第三金属前驱体选自Cd前驱体、Zn前驱体中至少一种。示例性的,Cd前驱体包括:醋酸镉、乙酰丙酮镉、二甲基镉、二乙基镉、碘化镉、溴化镉、氯化镉、氟化镉、碳酸镉、硝酸镉、氧化镉、高氯酸镉、磷酸镉、硫酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、十四烷酸镉、十六烷酸镉中的至少一种,但不限于此。Zn前驱体包括:二甲基锌、二乙基锌、醋酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌、硫酸锌、油酸锌、硬脂酸锌中的至少一种,但不限于此。
第三金属前驱体优选金属醋酸盐。在这种情况下,第三金属元素前驱体不仅可以为壳层生长提供金属源;同时,第三金属前驱体中的醋酸根离子能够活化核的(220)晶面。当第三金属前驱体与第二非金属前驱体同时注入到反应体系中,第三金属前驱体与第二非金属前驱体能够沿着核的(220)晶面反应生成壳,即:壳沿着类二维纳米片量子点核的侧表面(横向)方向进行生长。
第二配位溶剂用于与第三金属前驱体中的第三金属结合,在下述步骤S04中,形成量子点的壳层配体。在一些实施例中,第二配位溶剂选自油酸、碳原子数为链长4~20的烷基酸、三辛基膦、三丁基膦、氧化三辛基膦、已基膦酸、油胺、乙胺、三乙基胺、丙胺、三丙胺、丁胺、三丁胺、戊胺、三戊胺、正己胺、三己胺、庚胺、辛胺、三辛胺、二正辛胺、癸胺、十二胺、三月桂胺、十四胺、十六胺、十八胺、三-十八胺中的至少一种
在一些实施例中,将第三金属前驱体和第二配位溶剂混合并进行处理,得到第二溶液的步骤,包括:将第三金属前驱体、第二配位溶剂和第二非配位溶剂混合。混合过程中,各成分的添加顺序没有严格顺序,可以先添加第三金属元素前驱体,也可以先添加第二配位溶剂或第二非配位溶剂;当然,也可以将其中的两种或三种同时添加,混合处理。接着,在温度为80℃~100℃条件下真空处理10分钟~2小时,然后在惰性气氛下升温至180℃~300℃,排气10分钟~2小时,制得第二溶液。在这种情况下,两次加热可以将来自第三金属前驱体、第二配位溶剂和第二非配位溶剂以及环境中的水氧充分去除;而且可以将第三金属前驱体完全溶解,形成澄清透明的第三金属前驱体溶液。将第三金属前驱体溶液冷却降温后,即可作为量子点的壳阳离子前驱体备用。
其中,第二非配体溶剂一方面作为溶解第三金属前驱体的溶剂,另一方面,作为为下述步骤制备具有核壳结构的量子点提供温和的反应介质。在一些实施例中,第二非配位溶剂选自碳原子数为6-40的脂族烃、碳原子数为6-30的芳族烃、含氮杂环化合物、碳原子数为12-22芳族醚中的至少一种。其中,碳原子数为6-40的脂族烃包括:碳原子数为6-40的烷烃、碳原子数为6-40的烯烃和碳原子数为6-40的炔烃,例如十六烷、十八烷、十八烯和角鲨烷,但不限于此;碳原子数为6-30的芳族烃包括:苯基十二烷、苯基十四烷和苯基十六烷,但不限于此;含氮杂环化合物包括:吡啶,但不限于此;碳原子数为12-22芳族醚包括:基醚、苄基醚,但不限于此。
在一些实施例中,第二溶液中,第三金属前驱体和第二配位溶剂的摩尔比为0.5:(2.0~1)。第二配体溶剂和第三金属前驱体的含量在此范围内,从而在经过下述步骤反应后,第二配体溶剂作为壳的表面配体以合适的含量结合在核的壳金属表面,进一步提高量子点的发光性能。值得注意的是,第三金属前驱体和第二配位溶剂的摩尔比第一金属前驱体和第一配体溶剂的摩尔比要低,原因在于:若第二配体溶剂的含量较多,容易使得更多的长链配体吸附到核的(200)晶面,不利于后续壳沿着核的(220)晶面横向生长;若第二配体溶剂的含量过少,不利于第三金属前驱体的溶解。
在一些实施例中,第二溶液中,第三金属前驱体溶液的浓度为0.01~0.05mol/mL,有利于在下述步骤中第二金属前驱体与第三非金属前驱体结合,并反应生成具有核壳结构的量子点。
在一些实施例中,第二溶液中,第三金属前驱体和第二配位溶剂的摩尔比为0.5:(2.0~1);且第三金属前驱体溶液的浓度为0.01~0.05mol/mL。
上述步骤S022中,将形成有保护化合物的核加入第二溶液并进行处理,第二溶液中的第三金属前驱体在核的晶面结合,活化核的侧表面,并为壳的生长提供结合位点。
在一些实施例中,将形成有保护化合物的核加入第二溶液并进行处理,得到第三溶液的步骤包括:在温度为5℃~45℃的条件下,向第二溶液中加入核,混合处理,得到第三溶液。
上述步骤S023中,第三金属前驱体作为壳的阳离子前驱体,其选择如上文所述。
第二非金属前驱体作为壳的阴离子前驱体,与第三金属前驱体反应形成壳。在一些实施例中,第二非金属前驱体选自S前驱体、Se前驱体、Te前驱体中的一种。其中,Se前驱体为Se元素与一些有机物所形成的化合物,具体的,Se前驱体包括:Se粉、Se-TOP、Se-TBP、Se-TPP、Se-ODE、Se-TOA(selenium-trioctylamine)、Se-OA(selenium-oleic acid)、Se-OCA(seleniumoctylamine)、Se-ODA(selenium-octadecylamine)、Se-ODPA(seleniumoctadecylphosphonic acid)、Se-OLA(selenium-oleylamine)中的至少一种,但不限于此。S前驱体为S元素与一些有机物所形成的化合物,具体的,S前驱体包括:硫粉、S-TOP、S-TBP、S-TPP、S-ODE、S-OA、S-ODA、S-TOA、S-ODPA、S-OLA、S-OCA、烷基硫醇、六甲基二硅硫烷中的至少一种,但不限于此。Te前驱体为Te元素与一些有机物所形成的化合物,具体的,Te前驱体包括:Te粉、Te-TOP、Te-TBP、Te-TPP、Te-ODE、Te-OA、Te-ODA、Te-TOA、Te-ODPA、Te-OLA、Te-OCA中的至少一种,但不限于此。但不限于此。
在一些实施例,将第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入第三溶液并进行处理的步骤,按照第三金属前驱体和第二非金属前驱体的摩尔比为1.5~5:1的比例,将第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入第三溶液中。
在一些实施例,将第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入第三溶液并进行处理的步骤,包括:将第三溶液升温至180℃~350℃,加入第三金属前驱体和第二非金属前驱体。在180℃~350℃的加热温度下,第三金属前驱体和第二非金属前驱体在结合位点继续生长,并在核的(220)晶面形成壳,最终得到在片状核的侧表面生长壳的核壳结构的量子点。
本申请实施例第三方面提供一种发光器件,发光器件包括发光层,发光层包括上述的量子点或上述的制备方法制得的量子点。
本申请实施例提供的发光器件,由于发光层的材料采用上述的量子点或上述方法制备的量子点,量子点的峰宽小于或等于10nm,荧光效率大于或等于80%,因此,发光器件具有较好的超单色性和发光效率。
本申请实施例提供的发光器件,可以为使用量子点形成发光层的所有光电器件,包括但不限于量子点发光二极管、偏振极化发光器件。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种类二维CdSe/CdS纳米片量子点的制备方法,包括以下步骤:
1.片状CdSe量子点核的制备:
(1)室温下,将0.3mmol醋酸镉、0.72mol油酸和20ml十八烯混合,置于80℃下真空处理1h,然后在惰性气体气氛下升温至250℃下排气60mins,得到澄清透明溶液,然后降温至室温备用;
(2)向步骤(1)中溶液中加入0.15mmol Se-十八烯悬浊液,升温至190℃时,将0.3mmol二水合醋酸锌加入到反应体系,于250℃下反应5mins。待反应结束后,产物通过正己烷与乙酸乙酯、乙醇等进行溶解、沉淀及离心,得到类二维CdSe纳米片量子点核。
2.片状CdSe/CdS核壳量子点的制备:
(1)室温下,将0.3mmol醋酸镉、0.2ml油酸和9.8ml十八烯混合,然后置于80℃下真空处理1h,然后在惰性气体气氛下升温至250℃下排气60mins,得到澄清透明溶液,然后降温至室温备用;
(2)将步骤1中得到的类二维CdSe纳米片量子点核加入到上述步骤(1)中,然后升温至200℃,再将0.1mmol六甲基二硅硫烷与0.3mmol油酸镉同时注入到反应体系中反应20mins,在片状CdSe量子点核的侧表面生长壳。待反应结束后,产物通过正己烷与乙酸乙酯、乙醇等进行溶解、沉淀及离心,得到片状CdSe/CdS核壳量子点。
对实施例1制备的步骤1制备的片状CdSe核量子点和经步骤1和步骤2制备得到的CdSe/CdS纳米片量子点核壳结构的尺寸进行统计,结果如下表1所示。
表1
量子点种类 | 长度 | 宽度 | 厚度 |
CdSe核量子点 | 30 | 3 | 1.8 |
CdSe/CdS核壳量子点 | 31 | 4 | 1.8 |
实施例1制备的CdSe量子点核和在CdSe量子点核的表面生长壳后得到片状CdSe/CdS核壳量子点的TEM照片如图2所示。由表1和图2可见,在CdSe量子点核的表面生长壳后,得到的片状核壳结构量子点的厚度没有发生变化,但长度和宽度略有增加,可见,壳生长在CdSe量子点核的侧表面。
测试实施例1制备的二维纳米片量子点核和二维纳米片量子点核壳结构材料的吸光与荧光数据。其中,类二维CdSe纳米片量子点核的吸光与荧光图如图3所示,类二维CdSe/CdS纳米片量子点(即片状核壳量子点)的吸光与荧光图如图4所示。
“类二维”纳米片与传统的“零维”球形或类球形量子点相比,除了拥有一般量子点的基本特性外,还表现出区别于“零维”球形或类球形量子点的特性。比如最典型的差别在于发射峰宽间的差异,且其发射峰仅随厚度的变化连续可调。如图,对比类二维CdSe纳米片量子点核与类二维CdSe/CdS纳米片量子点的吸光与荧光图,可以明显看到CdS壳层生长前后荧光发光峰无显著变化。这也进一步证明了该种方法能够很好的实现类二维纳米片核的沿着横向方向进行壳层生长。
实施例2
一种类二维CdSe/CdS纳米片量子点的制备方法,包括以下步骤:
1.片状CdSe量子点核的制备:
(1)室温下,将0.3mmol醋酸镉、0.75mol十四烷酸和20ml十八烯混合,然后置于100℃下真空处理1h,然后在惰性气体气氛下升温至250℃下排气60mins,得到澄清透明溶液,然后降温至室温备用;
(2)向步骤(1)中溶液中加入0.15mmol Se-十八烯悬浊液,升温至190℃时,将0.3mmol二水合醋酸锌加入到反应体系,于250℃下反应5mins,在片状CdSe量子点核的侧表面生长壳。待反应结束后,产物通过正己烷与乙酸乙酯、乙醇等进行溶解、沉淀及离心,得到类二维CdSe纳米片量子点核。
2.片状CdSe/CdS核壳量子点的制备:
(1)室温下,将0.3mmol醋酸镉、0.2ml油酸和9.8ml十八烯混合,然后置于80℃下真空处理1h,然后在惰性气体气氛下升温至250℃下排气60mins,得到澄清透明溶液,然后降温至室温备用;
(2)将步骤1中得到的类二维CdSe纳米片量子点核加入到上述步骤(1)中,然后升温至200℃,再将0.1mmol六甲基二硅硫烷与0.3mmol油酸镉同时注入到反应体系中反应20mins,在片状CdSe量子点核的侧表面生长壳。待反应结束后,产物通过正己烷与乙酸乙酯、乙醇等进行溶解、沉淀及离心,得到片状CdSe/CdS核壳量子点。
实施例3
一种类二维CdSe/CdS纳米片量子点的制备方法,包括以下步骤:
1.片状CdSe核量子点的制备:
(1)室温下,将0.3mmol醋酸镉、0.72mol十六烷酸和20ml十八烯混合,然后置于80℃下真空处理1h,然后在惰性气体气氛下升温至250℃下排气60mins,得到澄清透明溶液,然后降温至室温备用;
(2)向步骤(1)中溶液中加入0.18mmol Se-十八烯悬浊液,升温至200℃时,将0.3mmol二水合醋酸锌加入到反应体系,于250℃下反应5mins。待反应结束后,产物通过正己烷与乙酸乙酯、乙醇等进行溶解、沉淀及离心,得到CdSe核量子点。
2.片状CdSe/CdS核壳量子点的制备:
(1)室温下,将0.3mmol醋酸镉、0.2ml油酸和9.8ml十八烯混合,然后置于80℃下真空处理1h,然后在惰性气体气氛下升温至250℃下排气60mins,得到澄清透明溶液,然后降温至室温备用;
(2)将步骤1中得到的CdSe核量子点加入到上述步骤(1)中,然后升温至200℃,再将0.1mmol六甲基二硅硫烷与0.3mmol油酸镉同时注入到反应体系中反应20mins,在片状CdSe核量子点的侧表面生长壳。待反应结束后,产物通过正己烷与乙酸乙酯、乙醇等进行溶解、沉淀及离心,得到片状CdSe/CdS核壳量子点。
实施例4
一种类二维CdSe/CdS纳米片量子点的制备方法,包括以下步骤:
1.CdSe核量子点片状CdSe核量子点的制备:
(1)室温下,将0.28mmol醋酸镉、0.72mol十八烷酸和20ml十八烯混合,然后置于80℃下真空处理1h,然后在惰性气体气氛下升温至250℃下排气60mins,得到澄清透明溶液,然后降温至室温备用;
(2)向步骤(1)中溶液中加入0.15mmol Se-十八烯悬浊液,升温至190℃时,将0.3mmol二水合醋酸锌加入到反应体系,于260℃下反应4mins。待反应结束后,产物通过正己烷与乙酸乙酯、乙醇等进行溶解、沉淀及离心,得到CdSe核量子点。
2.片状CdSe/CdS核壳量子点的制备:
(1)室温下,将0.3mmol醋酸镉、0.2ml油酸和9.8ml十八烯混合,然后置于80℃下真空处理1h,然后在惰性气体气氛下升温至250℃下排气60mins,得到澄清透明溶液,然后降温至室温备用;
(2)将步骤1中得到的CdSe核量子点加入到上述步骤(1)中,然后升温至200℃,再将0.1mmol六甲基二硅硫烷与0.3mmol油酸镉同时注入到反应体系中反应20mins,在片状CdSe核量子点的侧表面生长壳。待反应结束后,产物通过正己烷与乙酸乙酯、乙醇等进行溶解、沉淀及离心,得到片状核壳量子点。
将上述对实施例1~4中制备的量子点核和片状CdSe/CdS核壳量子点材料进行性能测试,测试方法如下:
(1)溶液QY测试:
首先将量子点溶液通过旋涂的方式涂布在石英玻璃片上,然后再通过在爱丁堡FLS980荧光光谱仪上联合光致发光量子产率附件对液体样品进行量子产率的测量,得到结果。
(2)发光峰采用爱丁堡FLS980荧光光谱仪器上直接测试可得,激发波长为350nm。
(3)峰宽是将得到的荧光光谱数据(溶液QY测试过程得到的)通过Orgin92版本软件进行Peak-Gauss拟合可得。
表2为实施1~4所制备量子点核与核壳量子点的发光峰、峰宽与量子点产率数据。
表2
由表2可见,本申请实施例1制备的具有核壳结构的片状量子点,其发光峰的位置及峰宽相对核量子点没有变化,但具有更高的量子产率。可见,本发明能够很好的实现核量子点沿着横向方向进行壳层生长,最终使得具有核壳结构的量子点保持较高的量子产率。
以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种量子点,其特征在于,所述量子点包括核、保护化合物和壳,
所述核为片状核,且所述片状核具有上表面、下表面以及围绕所述上表面和所述下表面的侧表面,
所述保护化合物形成在所述上表面和所述下表面,
所述壳形成在所述侧表面。
2.根据权利要求1所述的量子点,其特征在于,所述核由第一金属前驱体和第一非金属前驱体形成,所述保护化合物由第二金属前驱体和第一配位溶剂形成,所述壳由第三金属前驱体和第二非金属前驱体形成,
所述第一金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性大于所述第二金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性,
优选地,所述第一金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性为所述第二金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性的10倍以上。
3.根据权利要求2所述的量子点,其特征在于,所述核的长度为10~100nm,宽度为2~10nm,厚度为1~5nm;
所述壳的厚度为1~3nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的量子点,其特征在于,所述第一金属前驱体选自Cd前驱体,
所述第三金属前驱体自Cd前驱体、Zn前驱体中至少一种。
所述第二金属前驱体选自Zn前驱体或Mg前驱体,
所述第一非金属前驱体和所述第二非金属前驱体各自独立地选自S前驱体、Se前驱体、Te前驱体中的一种,
所述第一配位溶剂选自油酸、碳原子数为链长4~20的烷基酸、三辛基膦、三丁基膦、氧化三辛基膦、已基膦酸、油胺、乙胺、三乙基胺、丙胺、三丙胺、丁胺、三丁胺、戊胺、三戊胺、正己胺、三己胺、庚胺、辛胺、三辛胺、二正辛胺、癸胺、十二胺、三月桂胺、十四胺、十六胺、十八胺、三-十八胺中的至少一种;
优选地,所述第一非金属前驱体中的第一非金属和所述第二非金属前驱体中的第二非金属为同族金属,
再优选地,所述Cd前驱体选自醋酸镉、乙酰丙酮镉、二甲基镉、二乙基镉、碘化镉、溴化镉、氯化镉、氟化镉、碳酸镉、硝酸镉、氧化镉、高氯酸镉、磷酸镉、硫酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、十四烷酸镉、十六烷酸镉中的至少一种,
所述Zn前驱体选自二甲基锌、二乙基锌、醋酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌、硫酸锌、油酸锌、硬脂酸锌中的至少一种,
所述Mg前驱体选自氯化镁、溴化镁、碘化镁、醋酸镁、二水合醋酸镁、硫酸镁、硝酸镁、碳酸镁、乙酰丙酮镁、十四烷酸镁、十六烷酸镁、十八烷酸镁中的至少一种。
5.一种量子点的制备方法,其特征在于,所述量子点包括核、保护化合物和壳,所述制备方法包括以下步骤:
形成所述核和所述保护化合物,将所述核形成为具有上表面、下表面以及围绕所述上表面和所述下表面的侧表面的片状,将所述保护化合物形成在所述上表面和所述下表面,
在所述侧表面形成所述壳。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,形成所述核和所述保护化合物的步骤包括:
将第一金属前驱体和第一配位溶剂混合并进行处理,得到第一溶液;
将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入所述第一溶液进行处理,
其中,所述核由第一金属前驱体和第一非金属前驱体形成,所述保护化合物由第二金属前驱体和所述第一配位溶剂形成,
所述第一金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性大于所述第二金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性,
优选地,所述第一金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性为所述第二金属前驱体与所述第一非金属前驱体的反应活性的10倍以上。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述将第一金属前驱体和第一配位溶剂混合并进行处理,得到第一溶液的步骤,包括:将所述第一金属元素前驱体、所述第一配位溶剂和第一非配位溶剂混合,在温度为80℃~100℃条件下真空处理10分钟~2小时,然后在惰性气氛下升温至180℃~300℃,排气10分钟~2小时,得到所述第一溶液,
所述将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入所述第一溶液进行处理的步骤,包括:在温度为5℃~45℃的条件下,向所述第一溶液中加入第一非金属前驱体,升温至第一加热条件,加入第二金属前驱体,升温至第二加热条件,
优选地,所述第一加热条件的温度为150℃~220℃,
优选地,所述第二加热条件的温度为220℃~250℃,时间为1分钟~60分钟,
优选地,所述将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入所述第一溶液进行处理的步骤中,按照第一金属前驱体与第一非金属前驱体的摩尔比为2~5:1的比例,加入第一非金属前驱体,
优选地,所述第一溶液中,所述第一金属前驱体和第一配位溶剂的摩尔比为1:2.5~10,
优选地,所述第一溶液中所述第一金属前驱体的浓度为0.01~0.05mol/mL,
更优选地,所述将第一非金属前驱体和第二金属前驱体加入所述第一溶液进行处理的步骤中,按照所述第一金属前驱体与所述第二金属前驱的摩尔比为0.5~2:1的比例,加入所述第二金属前驱体。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,在所述侧表面形成所述壳的步骤包括:
将第三金属前驱体和第二配位溶剂混合并进行处理,得到第二溶液;
将形成有所述保护化合物的所述核保护化合物加入所述第二溶液并进行处理,得到第三溶液;
将所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入所述第三溶液并进行处理,
其中,所述壳由第三金属前驱体和第二非金属前驱体形成。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述将第三金属前驱体和第二配位溶剂混合并进行处理,得到第二溶液的步骤,包括:将所述第三金属前驱体、所述第二配位溶剂和第二非配位溶剂混合,在温度为80℃~100℃条件下真空处理10分钟~2小时,然后在惰性气氛下升温至180℃~300℃,排气10分钟~2小时,制得所述第二溶液,
将形成有所述保护化合物的所述核加入所述第二溶液并进行处理,得到第三溶液的步骤包括:在温度为5℃~45℃的条件下,向所述第二溶液中加入所述核,混合处理,得到所述第三溶液,
将所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入所述第三溶液并进行处理的步骤,包括:将所述第三溶液升温至180℃~350℃,加入所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体,
优选地,将所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入所述第三溶液并进行处理的步骤,按照所述第三金属元素前驱体和所述第二非金属元素前驱体的摩尔比为1.5~5:1的比例,将所述第三金属前驱体和第二非金属前驱体加入所述第三溶液中,
所述第二溶液中,所述第三金属元素前驱体和所述第二配位溶剂的摩尔比为0.5:(2.0~1),
所述第二溶液中,所述第三金属前驱体溶液的浓度为0.01~0.05mol/mL,
更优选地,所述所述第二配位溶剂选自油酸、碳原子数为链长4~20的烷基酸、三辛基膦、三丁基膦、氧化三辛基膦、已基膦酸、油胺、乙胺、三乙基胺、丙胺、三丙胺、丁胺、三丁胺、戊胺、三戊胺、正己胺、三己胺、庚胺、辛胺、三辛胺、二正辛胺、癸胺、十二胺、三月桂胺、十四胺、十六胺、十八胺、三-十八胺中的至少一种。
10.一种发光器件,其特征在于,所述发光器件包括发光层,所述发光层包括权利要求1至4中任一项所述的量子点或权利要求5至9中任一项所述的制备方法制得的量子点。
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