CN116333719A - 绿色量子点、其制备方法及量子点组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种绿色量子点及其制备方法,所述绿色量子点具有Zn1‑yCdySe1‑xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1‑z结构,所述结构包括:(1)Zn1‑ yCdySe1‑xSx核,其中0<x<y<1;(2)ZnSe壳层,设置在所述Zn1‑yCdySe1‑xSx核的外围;(3)ZnS壳层,设置在所述ZnSe壳层的外围;和(4)ZnCdzS1‑z壳层,设置在所述ZnS壳层的外围,其中0<z<1。本发明解决了在长久蓝光辐照下现有技术中的量子点在胶水中的发光稳定性较差并且量子点的合成工艺较为复杂的技术问题。此外,本发明还涉及包含所述绿色量子点的量子点组合物。
Description
技术领域
本发明涉及功能材料技术领域,特别是涉及一种绿色量子点、其制备方法及其应用。
背景技术
经过显示界科学家几十年的努力,TFT-LCD、OLED、QLED技术发展迅速,渐渐形成了“三方鼎立”的态势。OLED具有自发光、超薄、全固态、柔性等优点,但其制造的成本很高,大面积成膜均匀性问题以及长时间辐照老化现象始终制约着其向大尺寸产品的应用;QLED工艺类似于OLED,目前实验室旋涂R/G QDs的器件效果较好,但Blue QDs性能和大面积打印工艺整体效果很差,需要投入更多的人力物力进一步深入的探索开发;TFT-LCD在三种技术中最为成熟,成本低,已经实现工业化大生产,产品尺寸涵盖手机、笔记本、TV等全尺寸的产品应用。然而,由于TFT-LCD中的液晶、彩膜、偏光片的使用,从显示屏出射的光的亮度不到背光亮度的7%,因此,亟待一种新的辅助增强技术来提升整个TFT-LCD面板的出光强度,以满足人们日益增长的对色彩亮度和细腻度的需求。
近年来,量子点以其亮度高、半峰宽窄、荧光发射强、量子产率高、尺寸和发光波长连续可调、成本低、可湿法大量合成而被广泛应用于显示技术光增益领域。常见的光增益形式有:QDs增强膜、QDCC+MiniLED、QDCC[量子点色转换]等。QDs增强膜主要是将红绿量子点胶水封装在PET双层阻水隔氧膜中形成“三明治”夹心结构,但大面积使用所需的成本较高;QDCC+MiniLED则通过精密控制、排布背光LED的分布、密度结合QD色转换实现更高级的显示形式,但限制其进一步发展的主要瓶颈在于LED的“巨量转移”的良率问题;相比前两种,TFT-LCD+QDCC则在成本和良率等方面体现出十分显著的应用潜力。并且QDs替换彩膜光阻后可以依靠背光实现产品高亮度、高色域的光效展示,满足人们对画质和色彩细节的更高需求。在此种QDCC模式中,绿色量子点的发光性能(半宽、QY[荧光效率]等)会对整个QDCC产品色域产生巨大的影响,并且如何实现量子点在长久蓝光辐照下的发光稳定性是一个亟待解决的重大课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色量子点及其制备方法,旨在解决在长久蓝光辐照下现有技术中的量子点在胶水中的发光稳定性较差并且量子点的合成工艺较为复杂的技术问题。
为实现上述目的和解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,提供了一种绿色量子点,其具有Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z结构,所述结构包括:(1)Zn1-yCdySe1-xSx核,其中0<x<y<1;(2)ZnSe壳层,设置在所述Zn1-yCdySe1-xSx核的外围;(3)ZnS壳层,设置在所述ZnSe壳层的外围;和(4)ZnCdzS1-z壳层,设置在所述ZnS壳层的外围,其中0<z<1。
在一个示例性实施方案中,其中0.1<x<0.25,0.2<y<0.4,0.15<z<0.35。
在一个示例性实施方案中,其中Zn1-yCdySe1-xSx核、ZnSe壳层、ZnS壳层、ZnCdzS1-z壳层的摩尔比例为30-50:40-90:78-100:6-33。
根据本发明的另一个方面,还提供了一种量子点组合物,其包含如上所述的绿色量子点。
本发明还提供了一种量子点胶水,其包含如上所述的绿色量子点。
根据本发明的又一个方面,提供了一种制备如上所述的绿色量子点的方法,其包括以下步骤:
(S1)制备Zn1-yCdySe1-xSx核;(S2)在所述Zn1-yCdySe1-xSx核外围形成ZnSe壳层;(S3)在所述ZnSe壳层的外围形成ZnS壳层;和(S4)在所述ZnS壳层的外围形成ZnCdzS1-z壳层,其中
在步骤(S1)中,在加热升温至第一温度后将硒前驱体溶液和硫前驱体溶液添加至锌前驱体溶液中,然后在加热升温至第二温度后将镉前驱体溶液添加至锌前驱体溶液中,最后加热升温至第三温度进行反应,从而形成Zn1-yCdySe1-xSx核量子点溶液,其中第一温度为180-230℃,第二温度为240-280℃,并且第三温度为290-330℃。
在一个示例性实施方案中,其中在步骤(S2)中,在步骤(S1)中获得的Zn1-yCdySe1- xSx核量子点溶液中添加硒前驱体溶液和第一胺前驱体,从而形成Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液,其中所述第一胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体。
在一个示例性实施方案中,其中在步骤(S3)中,在步骤(S2)中获得的Zn1-yCdySe1- xSx/ZnSe核壳量子点溶液中添加硫醇、硫前驱体溶液和第二胺前驱体,从而形成Zn1- yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液,其中所述第二胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体。
在一个示例性实施方案中,其中步骤(S4)分为以下三步:
(S4-1)在步骤(S3)中获得的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液中添加硫醇、硫前驱体和第三胺前驱体,从而形成Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液,其中所述第三胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体;
(S4-2)随后在降温后在获得的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中再次加入第四胺前驱体,从而得到用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液,其中所述第四胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体;和
(S4-3)最后在用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中添加镉前驱体溶液,从而形成具有Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z结构的量子点。
在一个示例性实施方案中,在步骤(S1)中锌前驱体、硒前驱体、硫前驱体、镉前驱体的摩尔比为10-30:10-16:1-3:3-5;在步骤(S2)中Zn1-yCdySe1-xSx核量子点、硒前驱体、第一胺前驱体1、第一胺前驱体2的摩尔比为3-5:4-9:10-25:4-9;在步骤(S3)中Zn1-yCdySe1- xSx/ZnSe核壳量子点、硫醇、硫前驱体、第二胺前驱体1、第二胺前驱体2的摩尔比为10-15:10-25:10-20:11-18:10-17;在步骤(S4-1)中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点、硫醇、硫前驱体、第三胺前驱体1、第三胺前驱体2的摩尔比为10-15:11-20:6-10:15-23:10-20;在步骤(S4-2)中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、第四胺前驱体1、第四胺前驱体2的摩尔比为2-8:9-15:4-12;在步骤(S4-3)中用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、镉前驱体的摩尔比为2-5:1-2。
需要说明的是,在本文中的实施方案中多次使用的胺前驱体不必相同。
发明的有益效果
常规合成色转换胶水用量子点的方法是:先升温到一定温度,注硒源,降温后再注镉源,再升温,工艺上费时费力,且合成的量子点胶水的信赖性比较差,本发明提出一种“一步法”连续注入硒源、镉源的方法,结合混合配体的协同修饰,成功合成一种色转换用绿色量子点。在本发明的量子点中,长短链配体附着于量子点表面可以使量子点很好地与胶水相融合,即使量子点全方位的“浸润于”胶水中,量子点之间可凭借配体的分子间力独立分布,减少了量子点因距离太近可能存在的“能量转移”风险;同时,均匀的“单分散”于胶水中可以使量子点个体均受到良好的“阻水隔氧”保护,从而在胶水中表现出极其优异的蓝光稳定性和信赖性。
包含本发明的绿色量子点的的量子点组合物(例如量子点胶水)可以获得如下有益效果:
(1)在长久蓝光辐照下量子点的发光稳定性优异;
(2)量子点的制备工艺采用“一步法”简单成核,再连续包壳,与现有技术的两步法相比,工艺步骤简单,因而能够实现量子点的快速合成。
附图说明
图1显示了根据本发明的绿色量子点的制备工艺流程图;
图2显示了根据本发明的实施例1以及对比例1制备的绿色量子点的蓝光稳定性测试结果;和
图3是根据本发明的实施例1制备的绿色量子点的紫外吸收和荧光发射光谱。
具体实施方式
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,实施例不旨在限制本发明。此外,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种制备绿色量子点的方法,其包括以下步骤:
(S1)制备Zn1-yCdySe1-xSx核;(S2)在所述Zn1-yCdySe1-xSx核的外围形成ZnSe壳层;(S3)在所述ZnSe壳层的外围形成ZnS壳层;和(S4)在所述ZnS壳层的外围形成ZnCdzS1-z壳层,其中
在步骤(S1)中,在加热升温至第一温度后将硒前驱体溶液和硫前驱体溶液添加至锌前驱体溶液中,然后在加热升温至第二温度后将镉前驱体溶液添加至锌前驱体溶液中,最后加热升温至第三温度进行反应,从而形成Zn1-yCdySe1-xSx核量子点溶液,其中第一温度为180-230℃,第二温度为240-280℃,并且第三温度为290-330℃。
在一个示例性实施方案中,其中在步骤(S2)中,在步骤(S1)中获得的Zn1-yCdySe1- xSx核量子点溶液中添加硒前驱体溶液和第一胺前驱体,从而形成Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液,其中所述第一胺前驱体为选自乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体。
在一个示例性实施方案中,其中在步骤(S3)中,在步骤(S2)中获得的Zn1-yCdySe1- xSx/ZnSe核壳量子点溶液中添加硫醇、硫前驱体溶液和第二胺前驱体,从而形成Zn1- yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液,其中所述第二胺前驱体为选自乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体。
在一个示例性实施方案中,其中步骤(S4)分为以下三步:
(S4-1)在步骤(S3)中获得的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液中添加硫醇、硫前驱体和第三胺前驱体,从而形成Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液,其中所述第三胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体;
(S4-2)随后在降温后在获得的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中再次加入第四胺前驱体,从而得到用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液,其中所述第四胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体;和
(S4-3)最后在用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中添加镉前驱体溶液,从而形成具有Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z结构的量子点。
在一个示例性实施方案中,在步骤(S1)中锌前驱体、硒前驱体、硫前驱体、镉前驱体的摩尔比为10-30:10-16:1-3:3-5;在步骤(S2)中Zn1-yCdySe1-xSx核量子点、硒前驱体、第一胺前驱体1、第一胺前驱体2的摩尔比为3-5:4-9:10-25:4-9;在步骤(S3)中Zn1-yCdySe1- xSx/ZnSe核壳量子点、硫醇、硫前驱体、第二胺前驱体1、第二胺前驱体2的摩尔比为10-15:10-25:10-20:11-18:10-17;在步骤(S4-1)中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点、硫醇、硫前驱体、第三胺前驱体1、第三胺前驱体2的摩尔比为10-15:11-20:6-10:15-23:10-20;在步骤(S4-2)中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、第四胺前驱体1、第四胺前驱体2的摩尔比为2-8:9-15:4-12;在步骤(S4-3)中用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、镉前驱体的摩尔比为2-5:1-2。
需要说明的是,在以上实施方案中使用的硫醇可以是甲硫醇、乙硫醇、乙二硫醇、丙硫醇、1,3-丙二硫醇、半胱氨酸、谷胱甘肽、辛硫醇中的一种或多种。
对于以上实施方案中使用的锌前驱体溶液、硒前驱体溶液、硫前驱体溶液、镉前驱体溶液,可以采用本领域已知的方法进行制备。不意图进行任何限制,提供了锌前驱体溶液、硒前驱体溶液、硫前驱体溶液、镉前驱体溶液的如下示例性制备方法。
锌前驱体溶液的制备
将20mmol Zn(Ac)2(锌前驱体)、20ml OA[油酸]、80ml ODE[十八烯]置于三口烧瓶中,在100℃搅拌至混合液澄清,开始抽真空至160℃换三次氮气。
硒前驱体溶液的制备
将15.8g硒粉(硒前驱体)和100ml三辛基膦置于三口烧瓶中,在25℃的条件下搅拌,抽真空后转惰性气氛保护,重复三次,直至硒粉全部溶解,得到硒的前驱体溶液,浓度为2.0mol/L。
硫前驱体溶液的制备
将12.8g硫(硫前驱体)和100ml三辛基膦置于三口烧瓶中,在25℃的条件下搅拌,抽真空后转惰性气氛保护,重复三次,直至硫单质全部溶解,得到硫的前驱体溶液,浓度为4.0mol/L。
镉前驱体溶液的制备
将2.6g氧化镉(镉前驱体)、15.2ml油酸、84.8ml十八烯置于三口烧瓶中,在25℃的条件下搅拌,升温至100℃后开始抽真空直至体系温度升至240℃,转惰性气氛保护降温至室温,得到镉的前驱体溶液,浓度为0.2mol/L。
在上述前驱体溶液的制备中,用于溶解锌前驱体的烷烃或烯烃可以选自十二烷、十四烷、十八烷、二十四烷、十八烯、液体石蜡;用于溶解硒前驱体、硫前驱体的溶剂选自但不限于十八烯、三丁基膦、三辛基膦、三(甲基硅烷基)膦、三(二甲基氨基)膦、三(二乙基氨基)膦中的一种或多种;用于溶解锌前驱体、镉前驱体的脂肪酸可以为油酸、十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸、月桂酸;所述锌前驱体选自但不限于氧化锌、醋酸锌、硬脂酸锌、月桂酸锌、氯化锌;所述镉前驱体选自但不限于氧化镉、醋酸镉、硬脂酸镉、氯化镉。
实施例1
(S1)制备Zn1-yCdySe1-xSx核
将锌前驱体溶液加热升温至200℃,随后添加硒前驱体溶液和硫前驱体溶液,接着在升温至260℃后添加镉前驱体溶液,其中锌前驱体、硒前驱体、硫前驱体、镉前驱体的摩尔比为10:13:2:4,最后升温至330℃反应1h形成Zn1-yCdySe1-xSx量子点核溶液;
(S2)在Zn1-yCdySe1-xSx核的外围形成ZnSe壳层
向Zn1-yCdySe1-xSx核量子点溶液中添加硒前驱体溶液、三辛胺、二苄胺,其中Zn1- yCdySe1-xSx核量子点、硒前驱体、三辛胺、二苄胺的摩尔比为3:4:22:4,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液;
(S3)在ZnSe壳层的外围形成ZnS壳层
向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液中添加硫醇、硫前驱体溶液、三辛胺、二苄胺,其中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe量子点、硫醇、硫前驱体、三辛胺、二苄胺的摩尔比为10:20:10:11:10,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液;
(S4)在ZnS壳层的外围形成ZnCdzS1-z壳层
(S4-1)向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液添加硫醇、硫前驱体溶液、三辛胺、二苄胺,其中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点、硫醇、硫前驱体、三辛胺、二苄胺的摩尔比为10:16:6:15:10,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液;
(S4-2)接下来在降温后向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中添加油胺和二苄胺,其中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、油胺、二苄胺的摩尔比为2:9:4,得到用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液;和
(S4-3)最后向用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中添加镉前驱体溶液,其中用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、镉前驱体的摩尔比为5:1,反应后得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z量子点溶液;
降至室温后,向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z量子点溶液中添加过量的乙醇,离心后将上清液倒掉;量子点沉淀溶于正己烷中,离心后,取上清液加入乙醇离心沉淀;最后将量子点真空干燥后储存备用。
在本实施例的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z量子点中,Zn1-yCdySe1-xSx核、ZnSe壳层、ZnS壳层、ZnCdzS1-z壳层的摩尔比例为15:20:39:3。
实施例2
(S1)制备Zn1-yCdySe1-xSx核
将锌前驱体溶液加热升温至180℃,随后添加硒前驱体溶液和硫前驱体溶液,接着在升温至260℃后添加镉前驱体溶液,其中锌前驱体、硒前驱体、硫前驱体、镉前驱体的摩尔比为20:10:1:3,最后升温至310℃反应0.5h形成Zn1-yCdySe1-xSx量子点核溶液;
(S2)在Zn1-yCdySe1-xSx核的外围形成ZnSe壳层
向Zn1-yCdySe1-xSx核量子点溶液中添加硒前驱体溶液、油胺、二苄胺,其中Zn1- yCdySe1-xSx核量子点、硒前驱体、油胺、二苄胺的摩尔比为5:9:10:9,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液;
(S3)在ZnSe壳层的外围形成ZnS壳层
向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液中添加硫醇、硫前驱体溶液、油胺、二苄胺,其中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe量子点、硫醇、硫前驱体、油胺、二苄胺的摩尔比为12:10:15:15:15,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液;
(S4)在ZnS壳层的外围形成ZnCdzS1-z壳层
(S4-1)向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液添加硫醇、硫前驱体溶液、油胺、二苄胺,其中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点、硫醇、硫前驱体、正辛胺、二苄胺的摩尔比为12:11:8:20:15,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液;
(S4-2)接下来在降温后向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中添加三辛胺和二苄胺,其中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、三辛胺、二苄胺的摩尔比为5:10:8,得到用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液;和
(S4-3)最后向用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中添加镉前驱体溶液,其中用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、镉前驱体的摩尔比为3:2,反应后得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z量子点溶液;
降至室温后,向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z量子点溶液中添加过量的乙醇,离心后将上清液倒掉;量子点沉淀溶于正己烷中,离心后,取上清液加入乙醇离心沉淀;最后将量子点真空干燥后储存备用。
在本实施例的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z量子点中,Zn1-yCdySe1-xSx核、ZnSe壳层、ZnS壳层、ZnCdzS1-z壳层的摩尔比例为50:90:91:33。
实施例3
(S1)制备Zn1-yCdySe1-xSx核
将锌前驱体溶液加热升温至230℃,随后添加硒前驱体溶液和硫前驱体溶液,接着在升温至240℃后添加镉前驱体溶液,其中锌前驱体、硒前驱体、硫前驱体、镉前驱体的摩尔比为30:16:3:5,最后升温至290℃反应2h形成Zn1-yCdySe1-xSx量子点核溶液;
(S2)在Zn1-yCdySe1-xSx核的外围形成ZnSe壳层
向Zn1-yCdySe1-xSx核量子点溶液中添加硒前驱体溶液、正辛胺、二苄胺,其中Zn1- yCdySe1-xSx核量子点、硒前驱体、正辛胺、二苄胺的摩尔比为4:7:25:7,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液;
(S3)在ZnSe壳层的外围形成ZnS壳层
向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液中添加硫醇、硫前驱体溶液、正辛胺、二苄胺,其中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe量子点、硫醇、硫前驱体、正辛胺、二苄胺的摩尔比为15:25:20:18:17,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液;
(S4)在ZnS壳层的外围形成ZnCdzS1-z壳层
(S4-1)向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液添加硫醇、硫前驱体溶液、油胺、正辛胺,其中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点、硫醇、硫前驱体、油胺、正辛胺的摩尔比为15:20:10:23:20,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液;
(S4-2)接下来在降温后向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中添加油胺和正辛胺,其中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、油胺、正辛胺的摩尔比为8:15:12,得到用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液;
(S4-3)最后向用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中添加镉前驱体溶液,其中用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、镉前驱体的摩尔比为2:1,反应后得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z量子点溶液;
降至室温后,向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z量子点溶液中添加过量的乙醇,离心后将上清液倒掉;量子点沉淀溶于正己烷中,离心后,取上清液加入乙醇离心沉淀;最后将量子点真空干燥后储存备用。
在本实施例的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z量子点中,Zn1-yCdySe1-xSx核、ZnSe壳层、ZnS壳层、ZnCdzS1-z壳层的摩尔比例为4:7:10:2。
对比例1
(S1)制备Zn1-yCdySe1-xSx核
将锌前驱体溶液加热升温至260℃,随后添加硒前驱体溶液和硫前驱体溶液,接着在降温至140℃后添加镉前驱体溶液,其中锌前驱体、硒前驱体、硫前驱体、镉前驱体的摩尔比为20:16:3:5,最后升温至300℃反应1h形成Zn1-yCdySe1-xSx量子点核溶液;
(S2)在Zn1-yCdySe1-xSx核的外围形成ZnSe壳层
向Zn1-yCdySe1-xSx核量子点溶液中添加硒前驱体溶液,其中Zn1-yCdySe1-xSx核量子点、硒前驱体的摩尔比为5:9,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液;
(S3)在ZnSe壳层的外围形成ZnS壳层
向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液中添加硫前驱体溶液,其中Zn1-yCdySe1- xSx/ZnSe量子点、硫前驱体的摩尔比为5:11,得到Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液;
降至室温后,向Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS量子点溶液中添加过量的乙醇,离心后将上清液倒掉;量子点沉淀溶于正己烷中,离心后,取上清液加入乙醇离心沉淀;最后将量子点真空干燥后储存备用。
在本对比例的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS量子点中,核与各壳层之间的摩尔比为5:9:11。
量子点胶水的制备:
将通过实施例1-3以及对比例1制备的量子点与胶水以质量比1:1的比例进行混合、搅拌,直至分散液澄清透明,即得到均一透明的量子点胶水。
蓝光稳定性测试:
将适量的量子点胶水涂敷于两片玻璃之间,紫外固化后将量子点胶水薄膜直接放置于蓝色光背光板上进行照射,在不同时间取下薄膜来测试相应的光学参数。
图3显示了根据本发明的实施例1制备的绿色量子点的紫外吸收和荧光发射光谱。
对比例1整体先升温,注入硒源,再降温注镉源,再升温,工艺步骤复杂,耗时长,且合成过程中未使用混合配体的协同增强;在相同的蓝光辐照下,对比例1的量子点胶水在200h小时左右即出现明显的衰减,而反观本发明的实施例1的绿色量子点产品在2800h的蓝光照射下依然保持很高的EQEs(即在受激发下所表现出的外量子效率),也就是说表现出极其优异的发光性能稳定性。
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
除非另外限定,本文使用的所有技术和科学术语具有这些示例性实施方案所属领域的普通技术人员常理解的相同含义。本文描述中使用的术语表述仅用于描述示例性实施方案并不意图为限制示例性实施方案。因此,整体发明构思不意图被限制为本文说明的特定实施方案。虽然本文描述了优选方法和材料,但是可在本发明的实践或测试中使用与本文描述的那些类似或等同的其它方法和材料。
除非另外指出,否则说明书和权利要求书中使用的表示成分的量、化学和分子性质、反应条件等的所有数字应理解为在所有情况下都由术语“约”修饰。因此,除非相反地指出,说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数是可取决于通过本文示例性实施方案寻求获得的期望性质而变化的近似值。至少每个数值参数应当根据有效数字的数值和普通的舍入方法来解释。
尽管阐述示例性实施方案的宽泛范围的数值范围和参数是近似值,但尽可能精确地报告在具体实施例中阐述的数值。然而,任何数值固有地含有由在它们各自的测试测量中发现的标准偏差所必然产生的某些误差。在整个说明书和权利要求书中给出的每个数值范围将包括落入这样的较宽数值范围内的每个较窄的数值范围,如同在本文中也明确地写出这样的较窄的数值范围。此外,实施例中报告的任何数值可用于限定本文公开的较宽组成范围的上端点或下端点。
Claims (10)
1.一种绿色量子点,其具有Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z结构,所述结构包括:(1)Zn1-yCdySe1-xSx核,其中0<x<y<1;(2)ZnSe壳层,设置在所述Zn1-yCdySe1-xSx核的外围;(3)ZnS壳层,设置在所述ZnSe壳层的外围;和(4)ZnCdzS1-z壳层,设置在所述ZnS壳层的外围,其中0<z<1。
2.根据权利要求1所述的绿色量子点,其中0.1<x<0.25,0.2<y<0.4,0.15<z<0.35。
3.根据权利要求1所述的绿色量子点,其中Zn1-yCdySe1-xSx核、ZnSe壳层、ZnS壳层、ZnCdzS1-z壳层的摩尔比例为30-50:40-90:78-100:6-33。
4.一种量子点组合物,其包含根据权利要求1-3中任一项所述的绿色量子点。
5.一种量子点胶水,其包含根据权利要求1-3中任一项所述的绿色量子点。
6.一种制备根据权利要求1-3中任一项所述的绿色量子点的方法,其包括以下步骤:
(S1)制备Zn1-yCdySe1-xSx核;(S2)在所述Zn1-yCdySe1-xSx核外围形成ZnSe壳层;(S3)在所述ZnSe壳层的外围形成ZnS壳层;和(S4)在所述ZnS壳层的外围形成ZnCdzS1-z壳层,其中在步骤(S1)中,
在加热升温至第一温度后将硒前驱体溶液和硫前驱体溶液添加至锌前驱体溶液中,然后在加热升温至第二温度后将镉前驱体溶液添加至锌前驱体溶液中,最后加热升温至第三温度进行反应,从而形成Zn1-yCdySe1-xSx核量子点溶液,其中第一温度为180-230℃,第二温度为240-280℃,并且第三温度为290-330℃。
7.根据权利要求6所述的方法,其中在步骤(S2)中,在步骤(S1)中获得的Zn1-yCdySe1-xSx核量子点溶液中添加硒前驱体溶液和第一胺前驱体,从而形成Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点溶液,其中所述第一胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体。
8.根据权利要求7所述的方法,其中在步骤(S3)中,在步骤(S2)中获得的Zn1-yCdySe1- xSx/ZnSe核壳量子点溶液中添加硫醇、硫前驱体溶液和第二胺前驱体,从而形成Zn1- yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液,其中所述第二胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体。
9.根据权利要求8所述的方法,其中步骤(S4)分为以下三步:
(S4-1)在步骤(S3)中获得的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点溶液中添加硫醇、硫前驱体溶液和第三胺前驱体,从而形成Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液,其中所述第三胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体;
(S4-2)降温后在获得的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中再次加入第四胺前驱体,从而得到用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液,其中所述第四胺前驱体为选自油胺、乙二胺、正辛胺、三辛胺、二苄胺、苯乙胺、苯甲胺、三异丙胺、三正丁胺和醇胺中的两种或更多种胺前驱体;和
(S4-3)在用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点溶液中添加镉前驱体溶液,从而形成具有Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnCdzS1-z结构的量子点。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,在步骤(S1)中锌前驱体、硒前驱体、硫前驱体、镉前驱体的摩尔比为10-30:10-16:1-3:3-5;在步骤(S2)中Zn1-yCdySe1-xSx核量子点、硒前驱体、第一胺前驱体1、第一胺前驱体2的摩尔比为3-5:4-9:10-25:4-9;在步骤(S3)中Zn1- yCdySe1-xSx/ZnSe核壳量子点、硫醇、硫前驱体、第二胺前驱体1、第二胺前驱体2的摩尔比为10-15:10-25:10-20:11-18:10-17;在步骤(S4-1)中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS核壳量子点、硫醇、硫前驱体、第三胺前驱体1、第三胺前驱体2的摩尔比为10-15:11-20:6-10:15-23:10-20;在步骤(S4-2)中Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、第四胺前驱体1、第四胺前驱体2的摩尔比为2-8:9-15:4-12;在步骤(S4-3)中用配体调节后的Zn1-yCdySe1-xSx/ZnSe/ZnS/ZnS核壳量子点、镉前驱体的摩尔比为2-5:1-2。
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