[發(fā)明專利]制備光刻膠-還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系的方法以及所得發(fā)光復(fù)合體系及其應(yīng)用

在審

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• 申請(qǐng)日: 2022-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114958337A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒應(yīng)全;王菁;龐玉蓮;易妹;辛陽(yáng)陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/02
• 分類號(hào): C09K11/02;C09K11/65;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00;G03F7/004
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 王丹丹;劉金輝

本發(fā)明提供了一種制備光刻膠?還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系的方法，其特征在于：將氧化碳量子點(diǎn)的溶劑分散液進(jìn)一步分散于離子液體中，在與光刻膠混合之后，利用紫外光固化原位還原制備光刻膠?還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系。本發(fā)明還涉及由該方法得到的光刻膠?還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系及其應(yīng)用，尤其是在電致發(fā)光電子器件中作為發(fā)光層的應(yīng)用。此外，本發(fā)明還涉及包含該光刻膠?還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系作為發(fā)光層的電致發(fā)光電子器件，尤其是電致發(fā)光LED器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用離子液體并經(jīng)由紫外光固化原位還原制備光刻膠 -還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系的方法。本發(fā)明還涉及光刻膠-還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系及其應(yīng)用，尤其是在電致發(fā)光電子器件中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近十年來(lái)，碳量子點(diǎn)材料由于其低成本、低污染并且容易制備等性質(zhì)吸引了研究人員廣泛的關(guān)注。碳量子點(diǎn)以其優(yōu)異的化學(xué)和物理性能，例如源自原始sp²雜化的可定制化學(xué)功能，出色的電子傳輸能力，出色的導(dǎo)熱性和高機(jī)械強(qiáng)度等，與CdSe和CdTe等膠體無(wú)機(jī)量子點(diǎn)相比，其具有更低的毒性、更高的生物相容性、更高的光穩(wěn)定性和更像分子的特性。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)和有機(jī)染料相比，其不僅保持了碳材料毒性小、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，而且還擁有發(fā)光范圍可調(diào)、雙光子吸收截面大、光穩(wěn)定性好、無(wú)光閃爍、易于功能化、價(jià)廉、易大規(guī)模合成等無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，是發(fā)光二極管、光伏器件、生物成像、催化劑、化學(xué)傳感器和光致發(fā)光材料理想的候選物。

當(dāng)前，現(xiàn)有技術(shù)例如CN113583275A、CN111334294A、CN107446577A 中公開(kāi)的碳量子點(diǎn)復(fù)合材料制備方法多是僅采用溶劑分散法。然而，量子點(diǎn)尺寸較小，由于其固有的表面缺陷，使得其在制成薄膜時(shí)容易發(fā)生團(tuán)聚。碳量子點(diǎn)在固態(tài)下會(huì)由于過(guò)度的福斯特共振能量轉(zhuǎn)移、π-π堆積相互作用和表面電荷轉(zhuǎn)移等原因，造成聚集誘導(dǎo)熒光淬滅而不發(fā)光，極大地抑制了碳量子點(diǎn)在光電器件等領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，對(duì)于溶劑分散法而言，逐層沉積高質(zhì)量的薄膜且不混合不交聯(lián)也是構(gòu)建高性能器件面臨的重要問(wèn)題。

為了克服以上問(wèn)題，現(xiàn)有的技術(shù)曾通過(guò)在碳量子點(diǎn)中引入聚合物，以使得碳量子點(diǎn)與碳量子點(diǎn)之間被有效阻隔開(kāi)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員通常了解的是，這種情況只有在碳量子點(diǎn)的質(zhì)量比較低時(shí)才能在一定程度上保留原有的發(fā)光效率，并且這種碳量子點(diǎn)所制備的發(fā)光器件通常亮度低且難以維持穩(wěn)定。碳量子點(diǎn)的這一屬性極大地限制了其在LED等光電器件中的潛在應(yīng)用。

因此，基于碳量子點(diǎn)發(fā)光復(fù)合體系的固態(tài)電致發(fā)光電子器件的性能往往還存在不足，為了將碳量子點(diǎn)更好地應(yīng)用于固態(tài)電致發(fā)光電子器件并確保其在固態(tài)條件下基本不發(fā)生熒光淬滅現(xiàn)象，且還能夠不影響由其所制備得到的器件的發(fā)光效率，尤其是應(yīng)用于電致發(fā)光LED器件中，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的碳量子點(diǎn)發(fā)光復(fù)合體系進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明的發(fā)明人在碳量子點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛而又深入的研究。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用離子液體可以提高碳量子點(diǎn)在光刻膠基質(zhì)中的分散性，同時(shí)也使得碳量子點(diǎn)的分散更穩(wěn)定。離子液體由于其結(jié)構(gòu)中共軛π鍵和正負(fù)離子的存在，可以與含有大量π鍵的納米材料發(fā)生較強(qiáng)的π-π相互作用和陽(yáng)離子-π相互作用，使表面富集大量的正電荷，通過(guò)非共價(jià)作用和離子液體本身存在的靜電相互作用，有效削弱碳量子點(diǎn)間的相互作用，從而有效改善碳量子點(diǎn)的團(tuán)聚行為。

此外，通過(guò)使用紫外光固化原位還原技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了光致原位還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系，除去碳量子點(diǎn)中sp³雜化碳原子，減少因sp³雜化降低碳量子點(diǎn)的導(dǎo)電性的缺陷，而且可以進(jìn)一步有效避免碳量子點(diǎn)材料在處理過(guò)程易團(tuán)聚的缺陷，從而提升碳量子點(diǎn)材料的導(dǎo)電性、量子效率和發(fā)光純度，提高碳量子點(diǎn)材料的光電性能。所得光刻膠-還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系具有良好的發(fā)光性能，在發(fā)光顯示領(lǐng)域有積極應(yīng)用前景。此外，還發(fā)現(xiàn)將所得光刻膠-還原碳量子點(diǎn)的發(fā)光復(fù)合體系作為發(fā)光層用于電致發(fā)光LED器件能夠成功點(diǎn)亮。

本發(fā)明正是基于以上發(fā)現(xiàn)得以完成。