一种绿色无毒量子点及其制备方法、电致发光二极管和光致发光二极管技术

本发明专利技术提供一种绿色无毒量子点及其制备方法，以及电致发光二极管和光致发光二极管。本发明专利技术采用热注入法结合一锅合成包壳制备量子点，反应温度低、反应时间短；制备得到的量子点成晶效果好，稳定性好，纳米晶尺寸易控制且分布均匀；采用本发明专利技术提供的绿色无毒量子点作为发光层，制备的电致发光二极管和光致发光二极管具有很宽的吸收光谱和高光电转换效率，并有高度的重现性。本发明专利技术提供的制备方法操作简单、条件温和、能耗低、成本低廉、工艺易控，适宜大规模工业推广。

Green non-toxic quantum dot and preparation method thereof, electroluminescent diode and light emitting diode

The invention provides a green non-toxic quantum dot and a preparation method thereof, and an electroluminescent diode and a light emitting diode. The invention adopts the hot injection method by combining quantum dots synthesized in one pot shell, low reaction temperature, short reaction time; quantum dots prepared by the crystal forming effect is good, good stability, easy control of the nanocrystal size and uniform distribution; green non-toxic quantum dots provided by the invention as the emitting layer, the preparation of electricity light emitting diodes and light emitting diode has a wide absorption spectrum and high photoelectric conversion efficiency, and high reproducibility. The preparation method has the advantages of simple operation, mild condition, low energy consumption, low cost and easy process control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米功能材料
，特别涉及一种绿色无毒量子点及其制备方法，以及电致发光二极管和光致发光二极管。
技术介绍
随着人类科学文明的迅速发展和进步，能源危机是21世纪人类亟需解决的问题。其中照明能耗占据能源总消耗的20％，并且还有上升的趋势，白炽灯、荧光灯等主要照明光源存在能耗高、效率低、不环保等弊端。半导体照明，即以半导体发光二极管作为光源的固态照明，作为一种新兴的照明技术，因其节能环保和使用寿命长等优点逐渐被重视。目前照明领域用LED荧光材料存在荧光产率不高、空间色度均匀性差及成本高等问题，这受制于材料的合成方法、种类、材料结构等多种因素。其中，有机发光材料本身稳定性能差、器件结构能级匹配及制备工艺对发光二极管物理性能的影响很大。量子点作为一种新型材料，具有吸收光谱宽、发射光谱窄而对称，通过调节组成和粒径可以使其发射出不同颜色的荧光，荧光强度高且荧光稳定性好等优点，克服了传统有机荧光染料的诸多不足。但是目前绝大部分量子点发光材料都含有毒性很强的重金属，对环境污染大，破坏生态系统，大规模的生产会影响人类健康。InP磷化铟量子点作为Ⅲ-Ⅴ半导体材料的代表，因为其低毒性和合适的发光范围成为近年来的研究热点。目前，现有技术通过低温制备InP前驱体，再高温结晶制备InP量子点，但结晶时间需要3～6天，反应时间长，InP量子点尺寸分布不均一，稳定性差，光学性能一般；而其他技术中，或存在反应条件苛刻的问题，或存在反应物和配体选择有限的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种绿色无毒量子点及其制备方法，以及电致发光二极管和光致发光二极管。本专利技术提供的制备方法反应温度低、反应时间短，且制备得到的量子点稳定性好，粒度分布均匀，光学性能好。本专利技术提供的电致发光二极管和光致发光二极管具有很宽的吸收光谱和高光电转换效率，并有高度的重现性。本专利技术提供了一种绿色无毒量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)将铟源、胺类配体、膦酸类配体、脂肪酸类配体和非配位溶剂混合，加热得到阳离子前驱体；(2)向所述步骤(1)得到的阳离子前驱体中注入磷源，第一反应得到量子点前驱体；(3)向所述步骤(2)得到的量子点前驱体中加入镓源，第二反应得到绿色无毒量子点。优选的，所述步骤(1)中胺类配体、膦酸类配体、脂肪酸类配体和非配位溶剂的摩尔比为1:2～10:3～15:1～18。优选的，所述步骤(1)中加热的温度为100～200℃。优选的，所述磷源的摩尔量为铟源和镓源摩尔量之和的1.5～10倍。优选的，所述步骤(2)中第一反应的温度为280～320℃，第一反应的时间为5～15min。优选的，所述步骤(3)中的镓源与所述步骤(1)中的铟源的摩尔比为1:10～150。优选的，所述步骤(3)中第二反应的温度为290～330℃，第二反应的时间为30～90min。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备的绿色无毒量子点，具有核壳结构，包括InP核体和包覆在所述核体外的GaP壳层。本专利技术还提供了一种电致发光二极管，包括依次设置的导电玻璃、空穴传输层、空穴阻挡层、发光层、电子传输层和电极，所述发光层包括上述技术方案制备的绿色无毒量子点或上述技术方案所述绿色无毒量子点。本专利技术还提供了一种光致发光二极管，包括紫外芯片及其表面的发光层，所述发光层包括上述技术方案制备的绿色无毒量子点或上述技术方案所述绿色无毒量子点。本专利技术采用热注入法结合一锅合成包壳制备绿色无毒量子点，反应温度低、反应时间短；制备得到的量子点成晶效果好，稳定性好，纳米晶尺寸易控制且分布均匀；以所述绿色无毒量子点作为发光层，制备的电致发光二极管和光致发光二极管具有很宽的吸收光谱和高光电转换效率，并有高度的重现性。实验结果表明，本专利技术提供的方法制备得到的绿色无毒量子点粒径为2.8～8nm，具有较好的单分散性和稳定性。具体实施方式本专利技术提供了一种绿色无毒量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)将铟源、胺类配体、膦酸类配体、脂肪酸类配体和非配位溶剂混合，加热得到阳离子前驱体；(2)向所述步骤(1)得到的阳离子前驱体中注入磷源，第一反应得到量子点前驱体；(3)向所述步骤(2)得到的量子点前驱体中加入镓源，第二反应得到绿色无毒量子点。本专利技术将铟源、胺类配体、膦酸类配体、脂肪酸类配体和非配位溶剂混合，加热得到阳离子前驱体。本专利技术对所述加热的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加热的技术方案即可。在本专利技术中，所述加热的温度优选为100～200℃，更优选为120～180℃，最优选为140～160℃。在本专利技术中，所述胺类配体、膦酸类配体、脂肪酸类配体和非配位溶剂的摩尔比优选为1:2～10:3～15:1～18，更优选为1:5～8:6～10:5～12。在本专利技术中，所述铟源在胺类配体、膦酸类配体、脂肪酸类配体和非配位溶剂中的浓度优选为1～10mol/L，更优选为3～6mol/L。在本专利技术中，所述铟源优选包括有机脂肪酸铟中的一种或几种；所述有机脂肪酸铟优选包括醋酸铟、硬脂酸铟、十四酸铟和十二酸铟中的一种或几种，更优选包括醋酸铟和硬脂酸铟。在本专利技术中，所述胺类配体优选包括十二胺、十四胺、十六胺和十八胺中的一种或多种；所述膦酸类配体优选包括三正辛基氧化膦、三丁基膦和三正辛基膦中的一种或多种；所述脂肪酸类配体优选包括油酸、硬脂酸、十四酸和十二酸中的一种或多种。在本专利技术中，所述配体可以调节量子点晶面与配位溶剂吸附和脱落的动态速率，从而促使量子点某个晶面生长速度比其他晶面快，改变量子点的形状，控制晶型，使量子点能级和禁带宽度能和纳米氧化锌的能级禁带宽度相匹配，即形成有序的阶梯结构。在本专利技术中，所述非配位溶剂优选包括1-十八烯。得到阳离子前驱体后，本专利技术向所述阳离子前驱体中注入磷源，第一反应得到量子点前驱体。在本专利技术中，所述磷源优选为三(三甲基硅基)磷酸酯。在本专利技术中，所述磷源注入和第一反应优选在真空或惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气或氩气。在本专利技术中，所述磷源优选一次性注入到阳离子前驱体中。在本专利技术中，所述磷源注入的速率优选为20～100mL/s，更优选为40～80mL/s。在本专利技术中，所述磷源注入的温度优选为280～320℃，更优选为290～310℃。在本专利技术中，所述第一反应的温度优选为280～320℃，更优选为290～310℃；所述第一反应的时间优选为5～15min，更优选为8～12min。在本专利技术中，所述第一反应的产物优选为InP晶核；所述InP晶核的粒径优选为2～6nm，更优选为3～5nm。在本专利技术中，通过控制反应温度和时间提高量子点的结晶度，调节量子点的尺寸。得到量子点前驱体后，本专利技术向所述量子点前驱体中加入镓源，第二反应得到绿色无毒量子点。在本专利技术中，所述镓源加入和第二反应优选在真空惰性气体保护下进行；所述惰性气体优选为氮气或氩气。本专利技术对所述镓源的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够提供镓元素的物质即可。在本专利技术中，所述镓源优选包括镓盐，更优选包括无机镓盐和有机镓盐中的一种或多种；所述无机镓盐优选包括三氯化镓、硫酸镓、硝酸镓和磷酸镓中的一种或多种；所述有机镓盐优选包括醋酸镓和/或十四镓。在本专利技术中，所述镓源优选以镓源溶液的形式加入；所述镓源溶液的浓度优选为0.1～10mo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绿色无毒量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)将铟源、胺类配体、膦酸类配体、脂肪酸类配体和非配位溶剂混合，加热得到阳离子前驱体；(2)向所述步骤(1)得到的阳离子前驱体中注入磷源，进行第一反应得到量子点前驱体；(3)向所述步骤(2)得到的量子点前驱体中加入镓源，进行第二反应得到绿色无毒量子点。

【技术特征摘要】
1.一种绿色无毒量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)将铟源、胺类配体、膦酸类配体、脂肪酸类配体和非配位溶剂混合，加热得到阳离子前驱体；(2)向所述步骤(1)得到的阳离子前驱体中注入磷源，进行第一反应得到量子点前驱体；(3)向所述步骤(2)得到的量子点前驱体中加入镓源，进行第二反应得到绿色无毒量子点。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中胺类配体、膦酸类配体、脂肪酸类配体和非配位溶剂的摩尔比为1:2～10:3～15:1～18。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中加热的温度为100～200℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷源的摩尔量为铟源和镓源摩尔量之和的1.5～10倍。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中第一反应的温度为280～320℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清华，李海洋，金肖，
申请(专利权)人：厦门世纳芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35