一种量子点复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于量子点制造技术领域，提供了一种量子点复合材料制备方法，将第一量子点加入事先由金属卤化物、脂肪胺和有机酸混合反应而得到的卤素前体溶液中进行表面配体交换反应，得到混合溶液，然后将所述混合溶液与羧酸铅和羧酸铯混合并进行反应，得到量子点复合材料。本发明专利技术还提供了一种量子点复合材料和包含其的量子点组合物与量子点器件。本发明专利技术的有益效果在于：各第一量子点间在空间排布上距离较大，极大避免了相互间的能量转移和自吸收现象；同时载流子移动容易，复合材料具备较高的光电转换效率；另外对蓝光吸收有所增加，从而在一些应用场景下降低量子点的实际使用量。

【技术实现步骤摘要】
一种量子点复合材料及其制备方法
本专利技术属于量子点制造
，涉及到一种量子点复合材料及其制备方法。
技术介绍
尺寸在量子限域范围内的溶液半导体纳米晶(溶液量子点)，以其独特的光学性质，在生物成像与标记、显示、太阳能电池、发光二极管、单光子源等领域受到广泛关注。特别是在生物标记与成像、发光二极管、激光、量子点光伏器件等领域，量子点研究工作已经成为热点之一。在显示(量子点背光源电视)、照明等影响人们日常生活的重点核心领域，量子点更是已经得到了初步实际应用。无机半导体量子点在应用于LED、显示等领域时，通常需制备成量子点膜进行使用，但如此会造成量子点与量子点之间的距离过小，而导致彼此发生能量转移以及自吸收现象，对量子点的具体应用造成不良影响。近年来，在太阳能电池、量子点膜、发光二极管等领域中，钙钛矿量子点因其具备的多种优异特性和较低的制造成本而受到广泛的关注。截止目前，所报道的钙钛矿量子点的最高光电转化效率为23.3％，其已经高于目前市场上广泛采用的硅太阳能电池。同时，钙钛矿量子点作为一种发光材料，通过调节钙钛矿量子点中元素的比例和种类，同样可以达到如传统无机半导体量子点(例如CdSe量子点、CdS量子点等)所能达到的全色域覆盖。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中无机半导体量子点应用时，无机半导体量子点彼此发生过度的能量转移以及自吸收现象的缺陷。根据下面能量转移公式(其中d为量子点之间的距离)我们可知：量子点之间的距离越大，能量转移越小。因此，克服上述缺陷的根本所在，在于如何设计和提供一种技术方案，以增大无机半导体量子点之间的相对距离并可以稳定保持。为了达到上述目的，本专利技术所提供的技术方案涉及到量子点复合材料、量子点复合材料的制备方法，以及相应的量子点器件。更具体的：本专利技术提供了一种量子点复合材料制备方法，将第一量子点和事先由金属卤化物、脂肪胺和有机酸混合反应而得到的卤素前体溶液混合并进行表面配体交换反应，得到混合溶液，然后将所述混合溶液与羧酸铅和羧酸铯混合并进行反应，得到量子点复合材料。对上述技术方案进行优选而得到的优选的技术方案：所述第一量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、IV族元素或化合物、I-III-VI族化合物、I-II-IV-VI族化合物、或其组合，更优选所述第一量子点选自CdSe量子点、CdZnSeS量子点、InP量子点、CdSe/CdS量子点、InP/ZnSe量子点、CdZnSe量子点中的任意一种或几种的组合。所述第一量子点具体可为核壳量子点，亦具体可为合金量子点。对上述技术方案进行优选而得到的优选的技术方案：所述脂肪胺选自脂肪伯胺、多氨基脂肪胺中的一种或几种的混合物；更优选所述多氨基脂肪胺为二氨基脂肪胺；再优选地，所述脂肪胺选自油胺、辛胺、己胺、十八胺、1,4-丁二胺中的任意一种或几种的组合。对上述技术方案进行优选而得到的优选的技术方案：所述金属卤化物选自卤化镉、卤化锌、卤化铟、卤化铜、卤化锡、卤化锰、卤化铁中的任意一种或几种的组合。对上述技术方案进行优选而得到的优选的技术方案：所述有机酸为羧酸；更优选地，所述有机酸选自油酸、甲酸、醋酸、十一烯酸、草酸、十二烷基苯磺酸中的任意一种或几种的组合。对上述技术方案进行优选而得到的优选的技术方案：所述羧酸铅和所述羧酸铯的摩尔比值为0.2～5，所述羧酸铅中铅元素和所述卤素前体溶液中的卤素的摩尔比值小于1/3。对上述技术方案进行优选而得到的优选的技术方案：所述羧酸铅选自碳链长度为8～22的羧酸铅中的一种或几种的组合；更优选地，所述羧酸铯选自碳链长度为8～22的羧酸铯中的一种或几种的组合。对上述技术方案进行优选而得到的优选的技术方案：形成所述卤素前体溶液的反应温度为100～250℃，所述第一量子点表面配体交换反应温度为100～250℃，所述混合溶液与羧酸铅和羧酸铯混合并进行反应的反应温度为30～250℃。本专利技术还提供了一种量子点复合材料，采用上述任意量子点复合材料制备方法制备得到。对上述技术方案进行优选而得到的优选的技术方案：量子点复合材料包括：第一量子点和钙钛矿量子点；所述第一量子点表面包覆有钙钛矿量子点，和/或所述钙钛矿量子点中掺杂第一量子点。本专利技术同时还提供了一种包括如上量子点复合材料的量子点组合物。另外，本专利技术同时亦提供了一种包括如上量子点复合材料的量子点器件。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：利用第一量子点与钙钛矿量子点之间形成的特殊的稳定结构，使得各第一量子点彼此间在空间排布上获得了较大距离，从而在很大程度上避免了彼此间的能量转移和自吸收现象；另外由于全无机钙钛矿材料本身属于离子型材料，使得复合材料整体的载流子移动变得非常容易，以此为最终材料带来了新的优异特性，即极大的提高了复合材料的光电转换效率；同时，第一量子点与钙钛矿量子点相互结合之后，还产生了增加对蓝光吸收的有益效果，由此拓展了材料的实际应用场景，如在一些需降低量子点实际使用量的应用场景。附图说明图1为核CdZnSeS量子点的电镜照片；图2为实施例1的钙钛矿量子点与核CdZnSeS量子点结合的电镜照片；图3为核CdSe量子点的电镜照片；图4为实施例9的钙钛矿量子点与核CdSe量子点结合的电镜照片。具体实施方式为了进一步说明，本专利技术通过提供下述实施例以求本领域技术人员能够对本专利技术的宗旨进行清楚地理解。但应当注意，下述各实施例并非是对本专利技术技术方案的限定，本领域技术人员在对各实施例进行分析和理解的同时，可结合现有知识对本专利技术提供的技术方案做一系列变形与等效替换，该变形与等效替换而得的新的技术方案亦被本专利技术囊括在内。由于本专利技术无法对实施例进行穷举，因此一些优选的技术特征和优选的技术方案可以进行合理的相互替换或组合，由此而得的新的技术方案亦被囊括在本专利技术之中。由于本专利技术涉及材料选择，本领域技术人员有能力进行合理的推测，以使得本专利技术思想在本专利技术技术方案中提供的范围内适用。因此本专利技术的保护范围不应当仅局限在实施例所例举的相关材料上，同样可以在其他同类材料和相关材料上合理扩展。为了使阅读者更好的理解本专利技术宗旨，特例举最具代表性的一系列实验数据。阅读者在阅读时应当具备本领域内的一般技术知识，以方便准确的理解数据中所包括的逻辑关系。以下包括实施例1～31以及31组相关实验数据内容。其中：实施例1～31的量子点复合材料的合成过程如下：在三颈烧瓶中，将预设量的金属卤化物、脂肪胺以及有机酸混合于溶剂ODE中，变温至第一反应温度，反应第一反应时间时长；注入第一量子点，或变温至第二反应温度，反应第二反应时间时长，配体交换；或变温至第三反应温度，加入预设量的羧酸铅以及羧酸铯溶液，反应第三反应时间时长，停止反应。实施例1～31的量子点复合材料的测试过程如下：采用荧光发射光谱仪测试上述各实施例的荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点复合材料制备方法，其特征在于，将第一量子点和事先由金属卤化物、脂肪胺和有机酸混合反应而得到的卤素前体溶液混合并进行表面配体交换反应，得到混合溶液，然后将所述混合溶液与羧酸铅和羧酸铯混合并进行反应，得到量子点复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子点复合材料制备方法，其特征在于，将第一量子点和事先由金属卤化物、脂肪胺和有机酸混合反应而得到的卤素前体溶液混合并进行表面配体交换反应，得到混合溶液，然后将所述混合溶液与羧酸铅和羧酸铯混合并进行反应，得到量子点复合材料。


2.根据权利要求1所述的量子点复合材料制备方法，其特征在于，所述第一量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、IV族元素或化合物、I-III-VI族化合物、I-II-IV-VI族化合物、或其组合，优选所述第一量子点选自CdSe量子点、CdZnSeS量子点、InP量子点、CdSe/CdS量子点、InP/ZnSe量子点、CdZnSe量子点中的任意一种或几种的组合。


3.根据权利要求1所述的量子点复合材料制备方法，其特征在于，所述脂肪胺选自脂肪伯胺、多氨基脂肪胺中的一种或几种的混合物；优选所述多氨基脂肪胺为二氨基脂肪胺。


4.根据权利要求1所述的量子点复合材料制备方法，其特征在于，所述金属卤化物选自卤化镉、卤化锌、卤化铟、卤化铜、卤化锡、卤化锰、卤化铁中的任意一种或几种的组合。


5.根据权利要求1所述的量子点复合材料制备方法，其特征在于，所述有机酸为羧酸；优选地，所述有机酸选自油酸、甲酸、醋酸、十一烯酸、草酸、十二烷基苯磺酸中的任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健海，朱晓艳，
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