[發(fā)明專(zhuān)利]一種QD-LED用石墨烯量子點(diǎn)包覆氧化鋅的核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的制備方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2014-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103965867A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀英;施周;蔡計(jì)杰;王鑫楠;何超奇;王均安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/02
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/02;C09K11/54
• 代理公司: 上海上大專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種石墨烯量子點(diǎn)包覆氧化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的制備方法，屬發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QD-LED）因其色彩精度高、耗能低、成本少、可適用柔性襯底等一系列優(yōu)點(diǎn)，有望用于新一代的發(fā)光顯示器件。氧化鋅（ZnO）材料安全、無(wú)毒，高的激子束縛能（60 meV）大大提高了ZnO材料的的激發(fā)發(fā)射性能，降低了室溫下的激發(fā)閾值，使ZnO室溫下能實(shí)現(xiàn)高效受激發(fā)射。另外，ZnO材料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉且對(duì)環(huán)境無(wú)害，因而成為繼氮化鎵（GaN）之后最有可能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的光電材料。但是與體材料相比，量子點(diǎn)尺寸小，具有非常高的比表面積，導(dǎo)致了晶體表面的不飽和鍵和懸鍵數(shù)量增加，一定程度上限制了器件的發(fā)光效率。石墨烯量子點(diǎn)（GQDs）是石墨烯材料中最新的一種材料，不僅具有石墨烯的優(yōu)異性能，還因量子限域和邊效應(yīng)展現(xiàn)出一系列新的特性。同時(shí)，石墨烯量子點(diǎn)還是零帶隙半導(dǎo)體材料，做為修飾用的殼層材料對(duì)于反Ⅰ型核殼量子點(diǎn)材料的研究有重要意義。

由于ZnO和石墨烯的優(yōu)異性能，許多研究者對(duì)ZnO和石墨烯復(fù)合材料做了大量研究。例如徐春祥等人以煙灰為碳源制備的氧化石墨烯包覆于ZnO表面形成核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合量子點(diǎn)，但這種方法中煙灰收集產(chǎn)量少，耗能高，且制備步驟繁復(fù)，只適合實(shí)驗(yàn)室少量試驗(yàn)，不適合大規(guī)格生產(chǎn)；有用大面積的石墨烯包覆于ZnO量子點(diǎn)表面形成核殼結(jié)構(gòu)用于發(fā)光二極管；用還原后的石墨烯包覆ZnO納米棒表面形成棒狀包覆；用化學(xué)交聯(lián)和物理共混的方法將石墨烯包覆ZnO量子點(diǎn)表面用于紫外探測(cè)器。但目前殼層材料的研究局限于面積較大的石墨烯片，而且制備的量子點(diǎn)殼層較厚，尺寸較大，易團(tuán)聚，并不能很好的展現(xiàn)其熒光性能，而且對(duì)于本身具有熒光性能的石墨烯量子點(diǎn)的研究目前較少。因此，基于石墨烯量子點(diǎn)包覆氧化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)材料的研究，對(duì)新型QD-LED發(fā)光材料的拓展研究有著深遠(yuǎn)的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的石墨烯量子點(diǎn)包覆氧化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，可大規(guī)模生產(chǎn)，制備的量子點(diǎn)分散性好、發(fā)光性能優(yōu)異。

技術(shù)方案：以原位聚合法制備合成石墨烯量子點(diǎn)包覆氧化鋅的核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)，其制備方法按以下步驟：

a. 在冰浴和攪拌的條件下，取一定量的天然石墨粉，再依次加入硝酸鈉、濃度98%的濃硫酸和高錳酸鉀，石墨粉與上述反應(yīng)物的質(zhì)量比為5:1-4:160-240:10-20，反應(yīng)物在冰浴條件下加料完成，攪拌2-4 h。然后加熱至32-40 ℃，反應(yīng)30-60 min，隨后繼續(xù)升溫至70-100 ℃反應(yīng)20-30 min，加入一定量的去離子水進(jìn)行稀釋?zhuān)ルx子水與石墨粉的質(zhì)量比為55-70:1，最后加入濃度為5 %的雙氧水，使反應(yīng)液呈金黃色，雙氧水與石墨粉的質(zhì)量比為10-15:1；將最終產(chǎn)物過(guò)濾、洗滌呈中性，50 ℃烘干，制得氧化石墨，備用；

b. 取一定量上述氧化石墨溶于去離子水中，超聲振蕩0.5-4 h，形成氧化石墨烯水溶液，加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，氧化石墨與水的質(zhì)量比為1:25-40。再加入一定量的氨水或者濃度為10 %的氫氧化鈉水溶液，前者與氧化石墨質(zhì)量比為0.5-2:1，密閉條件下在180-220 ℃下反應(yīng)8-12 h，得到的棕黃色溶液用0.22 μm的多孔薄膜過(guò)濾即得到石墨烯量子點(diǎn)水溶液，烘干，備用；

c. 將上述石墨烯量子點(diǎn)溶于DMF（N,N-二甲基甲酰胺）中，石墨烯量子點(diǎn)與DMF質(zhì)量比為1:800-1000，形成溶液Ⅰ；將二水合醋酸鋅溶于DMF中，二水合醋酸鋅與DMF質(zhì)量比為1:150-200，形成溶液Ⅱ；將溶液Ⅰ和溶液Ⅱ在攪拌的條件下混合，兩者質(zhì)量比為1:4-6，加熱到90-120 ℃，保持4-8 h。得最終產(chǎn)物，離心洗滌，干燥，即得石墨烯量子點(diǎn)包覆氧化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種用于QD-LED發(fā)光層用的石墨烯量子點(diǎn)包覆氧化鋅核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的制備方法，該制備方法使用原料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜；制備工藝比以前方法更為簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；制備的產(chǎn)物形貌可控、尺寸粒徑小、殼層薄，具有良好的熒光性能。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1