白光量子点组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了白光量子点组合物及其制备方法。白光量子点组合物包括至少两种量子点，各量子点均包括核和壳层，不同种的量子点的核的组成不同，所有上述量子点的核的化学结构通式为CdxZn1‑xSeyS1‑y，0＜x≤1，0≤y＜1，且x＝1和y＝0不同时存在；壳层为一层或多层，各量子点的壳层的化学结构通式为CdzZn1‑zS，0<z<1；上述各量子点配合发白光。上述核可以包含CdSeS、CdZnS和CdZnSeS三种形式的多元量子点，通过离子比例的调整，可以发白光，同时壳层使白光量子点具有发光效率高、光物理稳定性好的特点，进而延长了白光量子点在白光发光二极管中的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及量子点材料领域，具体而言，涉及一种白光量子点组合物及其制备方法。
技术介绍
量子点(QuantumDot,QD)是一种无机纳米晶，通常其粒子尺寸只有2～10nm，由于其特殊的光电性质以及优良的光物理稳定性，通过调节量子点的大小来调节量子点的相应带隙，就能显著地调节其电学、光学特性，因此，仅仅调节量子点的尺寸大小就能够调节发光波长，并使其表现出其优良的色纯度以及高发光效率等特性，从而实现量子点在发光元件或光电转换元件等多种元件中的应用，目前已经被应用于显示、照明、太阳能、防伪等诸多领域。其中，鉴于石化能源逐渐枯竭，基于白光量子点所开发的白光发光二极管在照明领域有着极大的理论研究价值和市场应用前景。在传统制备白光发光二极管的工艺中，一般都是需要同时混合蓝、绿、红三种量子点来实现其白光的发射，然后由于不同工艺制备的三色量子点会存在不同的量子效率衰退速度与发光效率，因此增加了白光发光二极管的制备工艺及设计的困难度，同时也增加白光发二极管的成本。因此，需要一种不需要混光即可发射白光的量子点及其制备方法。就现有技术中，直接合成白光量子点的方式主要有以下三种：1)通过水相法合成白光量子点，如黄朝表课题组以亚硒酸钠为Se源，用还原型谷胱甘肽同时作还原剂和保护剂，成功在150℃温度下水相合成发白光的ZnxCdl-xSe量子点，同时作者还通过改变Zn/Cd比控制ZnxCdl-xSe量子点的光学性能，发现Zn0.89Cd0.11Se量子点具有最佳的光学性能。2)通过油相法合成白光量子点，钟淑茹等鉴于传统的油相合成单色量子点的技术，通过调整体系中Zn/Cd比，注入相应的Se源或者S源，实现了白光量子点的一锅法合成。3)公开号为CN104603231A的专利申请通过在具有核壳结构的量子点表面引入互补色关系的颜色的发光有机生色团来实现白光的发射。但是，现有技术中通过水相法和油相法合成的白光量子点的发光效率低，且量子点自身稳定性差，在白光发光二极管中的使用寿命较短，不具备市场开发的价值；通过量子点的表面配体修饰合成的白光量子点，由于外面配体选用的具有互补色关系的有机生色团，而有机生色团在应用中会存在光漂白现象，导致其在白光发光二极管中的使用寿命同样较短，不具备市场开发的价值。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种白光量子点组合物及其制备方法，以解决现有技术中白光量子点在白光发光二极管中的使用寿命低的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种白光量子点组合物，包括至少两种量子点，各量子点均包括核和壳层，不同种的量子点的核的组成不同，所有上述量子点的核的化学结构通式为CdxZn1-xSeyS1-y，0＜x≤1，0≤y＜1，且x＝1和y＝0不同时存在；壳层为一层或多层，各量子点的壳层的化学结构通式为CdzZn1-zS，0<z<1；上述各量子点配合发白光。进一步地，上述壳层为多层，且各壳层的组成相同或不同。根据本专利技术的另一方面，提供了一种上述任一种白光量子点组合物的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，提供硒前体溶液、第一硫前体溶液、第二硫前体溶液，其中硒前体溶液和第一硫前体溶液的溶剂不同；步骤S2，将镉第一前体、可选的锌第一前体、第一有机酸、第一非配位溶剂混合形成第一混合液，并加热第一混合液至透明，得到第一透明溶液，且当添加锌第一前体时，镉第一前体和锌第一前体二者以1:0.2～1:0.05的镉：锌摩尔比添加；步骤S3，在220～300℃下，使硒前体溶液和第一硫前体溶液与第一透明溶液反应，得到含第一量子点组合物的第一产物体系，其中，硒前体溶液中的硒和第一硫前体溶液中的硫的摩尔比为1:2～1:10，第一量子点组合物中的各量子点作为白光量子点组合物中各量子点的核；步骤S4，将第一产物体系进行提纯，得到第一量子点组合物；步骤S5，将镉第二前体、锌第二前体、第二有机酸和第二非配位溶剂混合形成第二混合液，并加热混合液至透明，得到第二透明溶液，且镉第二前体中的镉和锌第二前体的锌的摩尔比为1:5～1:20；步骤S6，在220～300℃下，将第一量子点组合物加入第二透明溶液中，反应得到第二产物体系；以及步骤S7，在180～280℃下，将第二硫前体溶液一次或多次注入第二产物体系中以进行壳层包覆，反应得到白光量子点组合物。进一步地，上述硒前体溶液为硒-三丁基膦溶液或者硒-三辛基膦溶液，第一硫前体溶液为硫-三辛基膦溶液或者硫-十八烯溶液；第二硫前体溶液为硫-三丁基膦硫溶液或者硫-三辛基膦溶液，其中，硒前体溶液为硒-三辛基膦溶液时，第一硫前体溶液为硫-十八烯溶液。进一步地，上述第一有机酸和第二有机酸各自独立地选自脂肪酸中的任意一种，优选脂肪酸选自肉豆蔻酸、月桂酸、硬脂酸和油酸中的一种。进一步地，上述步骤S2包括：将镉第一前体、锌第一前体、第一有机酸、第一非配位溶剂搅拌混合形成第一混合液；在260～300℃下继续搅拌第一混合液至透明，得到第一透明溶液。进一步地，上述步骤S3包括：在220～300℃下，搅拌第一透明溶液；将硒前体溶液和第一硫前体溶液混合形成前体混合液；将前体混合液注入到搅拌中的第一透明溶液中，形成第一反应体系；调整第一反应体系的温度在270～300℃之间，并保温5～30min，得到第一产物体系。进一步地，上述步骤S5包括：将镉第二前体、锌第二前体、第二有机酸、第二非配位溶剂搅拌混合形成第二混合液；在260～300℃下继续搅拌第二混合液至透明，得到第二透明溶液。进一步地，上述步骤S6包括：在220～300℃下，搅拌第二透明溶液；将第一量子点组合物注入到搅拌中的第二透明溶液中，形成第二反应体系；调整第二反应体系的温度在270～300℃之间，并保温3～10min，得到第二产物体系。进一步地，上述步骤S7包括：步骤S71，在180～280℃下，将第一部分第二硫前体溶液注入第二产物体系中，反应10～60min，得到具有单层壳层的量子点；优选地步骤S72，重复步骤S71一次或多次，得到具有多层壳层的量子点，且各次注入的第二硫前体的量相同或不同。进一步地，上述制备方法还包括步骤S8，将步骤S7得到的白光量子点组合物进行提纯，得到纯化的白光量子点组合物。进一步地，上述步骤S8包括：步骤A，将步骤S7得到的含有白光量子点组合物的产物体系冷却至100℃以下得到冷却产物体系，将冷却产物体系与正己烷混合形成第一混合体系；步骤B，向第一混合体系中加入极性有机溶剂，得到第二混合体系；步骤C，对第二混合体系进行离心分离，得到下层固体；步骤D，将下层固体溶于甲苯中后进行离心分离，得到位于上层的呈均一相的白光量子点组合物。进一步地，上述极性有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯中的任意一种或多种。应用本专利技术的技术方案，本申请的白光量子点中CdSeS、CdZnS和CdZnSeS形成的核，使得所形成的量子点发白光，同时，该白光量子点具有壳层，使本申请所得到的白光量子点具有发光效率高、光物理稳定性好的特点，进而延长了白光量子点在白光发光二极管中的使用寿命。本申请的制备方法通过调整Cd-Zn比例和Se-S比例来调整核的组成，进而使所形成的量子点能够发出白光，同时在核上包覆壳层，使本申请所得到的白光量子点具有发光效率高、光物理稳定性好的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光量子点组合物，其特征在于，包括至少两种量子点，各所述量子点均包括核和壳层，不同种的所述量子点的核的组成不同，所有所述量子点的核的化学结构通式为CdxZn1‑xSeyS1‑y，0<x≤1，0≤y<1，且x＝1和y＝0不同时存在；所述壳层为一层或多层，各所述量子点的壳层的化学结构通式为CdzZn1‑zS，0<z<1；各所述量子点配合发白光。

【技术特征摘要】
1.一种白光量子点组合物，其特征在于，包括至少两种量子点，各所述量子点均包括核和壳层，不同种的所述量子点的核的组成不同，所有所述量子点的核的化学结构通式为CdxZn1-xSeyS1-y，0<x≤1，0≤y<1，且x＝1和y＝0不同时存在；所述壳层为一层或多层，各所述量子点的壳层的化学结构通式为CdzZn1-zS，0<z<1；各所述量子点配合发白光。2.根据权利要求1所述的白光量子点组合物，其特征在于，所述壳层为多层，且各所述壳层的组成相同或不同。3.一种权利要求1或2所述的白光量子点组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1，提供硒前体溶液、第一硫前体溶液、第二硫前体溶液，其中所述硒前体溶液和所述第一硫前体溶液的溶剂不同；步骤S2，将镉第一前体、可选的锌第一前体、第一有机酸、第一非配位溶剂混合形成第一混合液，并加热所述第一混合液至透明，得到第一透明溶液，且当添加所述锌第一前体时，所述镉第一前体和所述锌第一前体二者以1:0.2～1:0.05的镉：锌摩尔比添加；步骤S3，在220～300℃下，使所述硒前体溶液和所述第一硫前体溶液与所述第一透明溶液反应，得到含第一量子点组合物的第一产物体系，其中，所述硒前体溶液中的硒和所述第一硫前体溶液中的硫的摩尔比为1:2～1:10，所述第一量子点组合物中的各量子点作为所述白光量子点组合物中各量子点的核；步骤S4，将所述第一产物体系进行提纯，得到所述第一量子点组合物；步骤S5，将镉第二前体、锌第二前体、第二有机酸和第二非配位溶剂混合形成第二混合液，并加热所述混合液至透明，得到第二透明溶液，且所述镉第二前体中的镉和锌第二前体的锌的摩尔比为1:5～1:20；步骤S6，在220～300℃下，将所述第一量子点组合物加入所述第二透明溶液中，反应得到第二产物体系；以及步骤S7，在180～280℃下，将所述第二硫前体溶液一次或多次注入所述第二产物体系中以进行壳层包覆，反应得到所述白光量子点组合物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硒前体溶液为硒-三丁基膦溶液或者硒-三辛基膦溶液，所述第一硫前体溶液为硫-三辛基膦溶液或者硫-十八烯溶液；所述第二硫前体溶液为硫-三丁基膦硫溶液或者硫-三辛基膦溶液，其中，所述硒前体溶液为硒-三辛基膦溶液时，所述第一硫前体溶液为硫-十八烯溶液。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一有机酸和第二有机酸各自独立地选自脂肪酸中的任意一种，优选所述脂肪酸选自肉豆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小朋，苏叶华，
申请(专利权)人：纳晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33