[發明專利]一種Cu-Zn-In-S量子點發光薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310461081.0
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103589427A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 向衛東;駱樂;謝翠屏;王京;楊海龍;梁曉娟
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: C09K11/62
• 分類號: C09K11/62
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

技術領域

本發明涉及新型熒光材料技術領域，具體為一種銅鋅銦硫（Cu-Zn-In-S）量子點發光薄膜的制備方法。

背景技術

作為新型的熒光納米晶體（納米晶體也稱量子點），銅銦硫（CuInS₂）納米晶體具有發光強度高、波長可調、制備工藝簡單等優點，且與常見的二元熒光量子點相比，不含有毒有害元素，生物相容性、毒性，都優于二元熒光量子點，具有廣闊的應用前景。制備發光范圍廣、發光峰位置可調、量子效率（QY）高、性能穩定的CuInS₂量子點，并拓寬其應用領域已成為合成量子點材料的迫切需求。為解決上述問題，Xie等人以醋酸銅、醋酸銦為前驅體，選擇十二硫醇為配體控制Cu前驅體的活性，合成得到量子效率為不足3%的CuInS₂量子點，并通過包覆ZnS殼材料進一步將量子效率提高到30%（R.Xie,M.Rutherford,X.Peng.,J.Am.Chem.Soc.,2009,131,5691-5697）。核殼結構雖然能顯著提高量子效率，但其合成工藝較為繁瑣，Zhang等人改進了制備工藝，在保證量子效率的基礎上摒棄核殼結構，通過摻雜Zn元素合成了閃鋅礦型Cu-Zn-In-S四元合金納米晶（J.Zhang,R.Xie,W.Yang,Chem.Mater.,2011,23,3357-3361），所用陽離子前驅體同樣為醋酸鹽。

盡管采用上述方法制備出的量子點熒光性能較好，但它們也存在一些不足：第一，目前合成Cu-Zn-In-S量子點的前驅體多為醋酸鹽等長鏈型分子，長鏈結構的空間位阻較大、活性較低，會降低Cu離子的擴散速率，不利于結晶，得到的量子點通常只具備一種晶型；第二，合成的量子點通常儲存在甲苯、氯仿等高毒性溶劑中，這增加了將量子點應用于LED等器件的難度，限制了其進一步發展；第三，甲苯、氯仿等溶劑極易揮發，溶劑的揮發會造成量子點的團聚，使其熒光性能大幅衰減。在現有公開報道的基礎上，我們選取活性高、成核及生長速率快、經濟環保的氯化物為前驅體合成了三種不同晶型的Cu-Zn-In-S量子點，并將其分散在性能穩定、不易揮發、無毒無刺激性氣味的LED灌封膠中，經過熱固化處理制備出一種新型Cu-Zn-In-S量子點發光薄膜。

發明內容

本發明所要解決的問題是要克服現有技術的不足，提供一種晶型可控的高性能Cu-Zn-In-S量子點發光薄膜的制備方法，制得的Cu-Zn-In-S量子點發光薄膜熒光光譜可調，兼具Cu-Zn-In-S量子點優異的熒光性能及有機硅AB膠良好的機械加工性能，且制備過程綠色環保，制備方法簡單，有望被進一步應用于固態照明LED。

本發明解決上述技術問題所用的技術方案為：

一種Cu-Zn-In-S量子點發光薄膜制備方法，包括如下步驟：

（1）將氯化亞銅、氯化銦、鋅鹽和蓋帽劑、表面包覆劑加入到裝有非極性高沸點有機溶劑的反應容器中得到Cu、In、Zn混合前體溶液，通入氮氣或惰性氣體排除反應容器中的空氣，攪拌下將Cu、In、Zn混合前體溶液從室溫加熱至170～200℃，直至形成澄清透明溶液；所述的Cu、In、Zn混合前體溶液中Cu⁺濃度為0.002～0.02M，表面包覆劑濃度為0.02～0.075M，蓋帽劑濃度為0.1～0.5M，Cu⁺和Zn²⁺、In²⁺的投料摩爾比為1:4～21:1～11；

（2）將硫的油胺溶液加入到步驟（1）獲得的澄清透明溶液中，使S與Cu⁺的投料摩爾比為4～42:1，調整溫度至150～220℃，維持該溫度，使反應進行30～120min，制備得到Cu-Zn-In-S量子點溶液；

（3）將Cu-Zn-In-S量子點溶液自然冷卻至室溫，加入極性溶劑，離心純化得到Cu-Zn-In-S量子點；

（4）將制得的Cu-Zn-In-S量子點與LED灌封膠的A組分混合，68～90℃下加熱0.5～1h，得到混合物；

（5）將LED灌封膠的B組分與步驟（4）中得到的混合物均勻混合，去除氣泡，再將混合均勻的產物涂覆在玻璃基片上，在室溫下固化19～29h，得到Cu-Zn-In-S量子點發光薄膜。