一种提高水相量子点稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高水相量子点稳定性的方法，用离子液体与水相量子点进行配体交换，得到修饰后量子点离子液体沸点很高，一般都超过200℃，稳定性要高于常规的水相量子点制备所用的小分子配体，如巯基乙酸、巯基丙酸、谷胱甘肽等，采用离子液体与水相量子点进行配体交换，实现离子液体作为配体包裹的量子点，提高单个量子点的稳定性；离子液体为离子晶体，无机盐晶体同样为离子晶体，离子液体修饰后的量子点可以更好的匹配无机盐晶体生长过程，与无机盐混合后，量子点之间的团聚不易发生团聚，可以得到量子点均匀分散、高稳定性的固态量子点，通过研磨等工艺可调控固态量子点的粒径，继而得到不同的出光特性的固态量子点。

【技术实现步骤摘要】
一种提高水相量子点稳定性的方法
本专利技术涉及照明
，具体涉及一种提高水相量子点稳定性的方法。
技术介绍
半导体照明技术是一种基于高效白光发光二极管(WhiteLightEmittingDiode，WLED)的新型照明技术，被公认为21世纪最具发展前景的高
之一。国内LED产业方面，2016年我国半导体照明产业整体产值首次突破五千亿元，产业规模达到5216亿元，但大部分集中在下游组装工艺，高新技术方面产能较低，主要竞争性技术仍掌握在国外专利。2016年九大国家重点研发计划再提纳米、量子概念，迫切需求量子点纳米技术的发展，以掌握LED显示与照明产业核心竞争力。现有的白光LED技术主要为GaN基蓝光LED芯片激发YAG:Ce3+黄色稀土荧光粉复合形成白光。虽然其光效较高，但发射峰半峰宽较宽(FWHM>80nm)，色域范围较小(NTSC标准70％左右)，特别是对于彩色滤光片吸收损耗很大(>50％)。高光效、宽色域、高显指白光LED技术是LED显示与照明领域所面临的共性关键技术，胶体半导体量子点(ColloidalQuantμmDots，QDs)其半峰宽较窄(25-50nm)，色纯度高，可大幅提高色域范围(>110％NTSC)，易实现高显指(Ra>90，R9>90)，且量子产率高(>90％)。根据IHS预测，量子点显示市场从2014年到2020年其年均增长率有望达110％。因此，新型量子点白光LED(QD-WLED)将是下一代半导体照明与显示的重要发展趋势，也是当今研究热点，市场前景广阔。从1983年Bell实验室的Brus首次报道了CdS纳米晶具有尺寸效应开始，在量子点制备方面人们已经开展了大量的研究工作。有机相体系制备高性能的胶体量子点材料的制备已有深入的研究，如厚壳层红色发光CdSe/CdS核壳量子点、厚壳层绿色发光合金量子点等。针对目前WLED显示领域对宽色域、高稳定性等的迫切需求，高稳定性量子点制备已迫在眉睫。目前开展工业应用的量子点多采用油相合成，但油相大批量制备成本高，需要开展一种低成本高质量的量子点制备方法。2002年德国的Weller课题组在JPCB上报道了水相合成CdTe量子点，首次实现了量子点的低成本水相制备。而目前常规的水相量子点，特别是红色量子点，发光性能较差，半峰宽大、量子产率较低；同时制备时间长、稳定性差，无法直接用于高效LED，尤其是显示背光领域。但是水相体系得到的量子点晶体质量、发光强度、稳定性等方面较差，同时较难可控的制备核壳结构，对提高稳定性比较困难。现有的水相量子点的应用主要还集中在生物荧光探针领域，同时传统制备工艺得到的水相量子点晶体质量较差，应用于WLED的研究工作相对较少，特别是关于宽色域(>110％NTSC)、高显指(Ra>90，R9>90)显示照明领域仍是空白。提供一种能够提高水相量子点稳定性的方法，使得水相量子点能够用于WLED，是重要而迫切的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种提高水相量子点稳定性的方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种提高水相量子点稳定性的方法，包括以下步骤：用离子液体与水相量子点进行配体交换，得到修饰后量子点。在一些优选的实施方式中，离子液体为季铵类、季膦类、吡啶类、吡咯烷类、哌啶类或咪唑类离子液体。在一些优选的实施方式中，所述离子液体具有巯基、氨基、羧基、烯烃、醚基、酯基、腈基、磷酸功能化、苄基功能化、胍类中的至少一种官能团。在一些优选的实施方式中，所述方法还包括以下步骤：将所述修饰后量子点与无机盐饱和溶液混合，得到量子点-无机盐混晶，即固态量子点。在一些进一步优选的实施方式中，所述无机盐为氯化钠、溴化钠、氯化钾、溴化钾、氯化锂、溴化锂、四硼酸钠中的一种或多种。在一些优选的实施方式中，所述水相量子点为CdTe、CdSe、CdS、ZnSe、InP、CuInS、CuInSe、PbS中任一种量子点。在一些优选的实施方式中，所述用离子液体与水相量子点进行配体交换的具体步骤为：取离子液体与水相量子点混合，搅拌反应。在一些进一步优选的实施方式中，所述搅拌反应时间≥30min。在一些进一步优选的实施方式中，所述离子液体与所述水相量子点的质量比为10-10000：1。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种提高水相量子点稳定性的方法，离子液体沸点很高，一般都超过200℃，稳定性要高于常规的水相量子点制备所用的小分子配体，如巯基乙酸、巯基丙酸、谷胱甘肽等，采用离子液体与水相量子点进行配体交换，实现离子液体作为配体包裹的量子点，提高单个量子点的稳定性；离子液体为离子晶体，无机盐晶体同样为离子晶体，离子液体修饰后的量子点可以更好的匹配无机盐晶体生长过程，与无机盐混合后，量子点之间的团聚不易发生团聚，可以得到量子点均匀分散、高稳定性的量子点-无机盐混晶，即固态量子点，量子点-无机盐混晶中量子点稳定、均匀分散，可以防止量子点之间直接作用，提高量子点发光性能，减少长期光照情况下量子点自身团聚对发光的影响；可以通过研磨等工艺可调控固态量子点的粒径，继而得到不同的出光特性的固态量子点，而且量子点-无机盐混晶可使光路多次折射提高量子点的光激发次数，进一步提高发光性能。附图说明图1为绿色CdTe量子点-NaCl混晶的结构示意图。图2为红色CdTe量子点-NaCl混晶的结构示意图。图3为多层结构的量子点复合薄膜的制备流程示意图。图4为量子点-聚合物微球的制备过程示意图。具体实施方式由于水相量子点制备温度较低，其结晶质量较差、稳定性较差；同时量子点粒径小，量子点之间因团聚产生严重的荧光共振能量转移(FRET)，大大降低发光效率，不易用于长寿命的LED。实施例1：(1)取水相体系中制备得到的红色CdTe量子点2mg，与2g1-胺丙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体混合，搅拌反应30min-12h，通过氨基与量子点表面键和，通过大量的离子液体交换量子点表面的巯基配体，实现离子液体修饰的量子点。通过离子液体交换后，量子点表面键和了10-20nm厚度的离子液体保护层，量子点之间间距>10nm，可以有效减少量子点之间的荧光共振能量转移(FRET)，减少量子点之间的团聚。(2)水溶性量子点本身是分散在水溶液中的胶体，其存在形态为液态。LED封装器件所需用的为固态粉末或者薄膜的光转换层，无法直接利用液态溶液中的量子点，故需得到量子点的固态形态。取离子液体修饰的量子点与无机盐饱和溶液混合，实现量子点由液态转化为固态。所述无机盐为氯化钠、溴化钠、氯化钾、溴化钾、氯化锂、溴化锂、四硼酸钠、蔗糖中的一种或多种。离子液体修饰的量子点可以在无机盐饱和溶液中均匀分散，均匀结晶形成。例如将1-胺丙基-3-甲基咪唑溴盐修饰的水相CdTe量子点与NaCl无机盐饱和溶液混合，通过无机盐晶体生长工艺，实现量子点稳定、均匀分散的CdTe-NaCl混晶，即固态量子点，采用绿色CdTe量子点与NaCl饱和溶液混合，可以得到绿色CdTe-NaCl混晶，其结构示意图如图1所示，采用红色CdTe量子点与NaCl饱和溶液混合，可以得到红色CdTe-NaCl混晶，其结构示意图如图2所示。量子点均匀分散在NaCl无机盐晶体内，形成多面体结构的量子点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高水相量子点稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：用离子液体与水相量子点进行配体交换，得到修饰后量子点。

【技术特征摘要】
1.一种提高水相量子点稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：用离子液体与水相量子点进行配体交换，得到修饰后量子点。2.根据权利要求1所述的提高水相量子点稳定性的方法，其特征在于，离子液体为季铵类、季膦类、吡啶类、吡咯烷类、哌啶类或咪唑类离子液体。3.根据权利要求2所述的提高水相量子点稳定性的方法，其特征在于，所述离子液体具有巯基、氨基、羧基、烯烃、醚基、酯基、腈基、磷酸功能化、苄基功能化、胍类中的至少一种官能团。4.根据权利要求1所述的提高水相量子点稳定性的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将所述修饰后量子点与无机盐饱和溶液混合，得到量子点-无机盐混晶，即固态量子点。5.根据权利要求4所述的提高水相量子点稳定性的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恺，郝俊杰，徐冰，邓建，孙小卫，
申请(专利权)人：广东昭信光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44