一种铜基量子点/纳米晶复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及纳米材料合成与应用的技术领域，具体涉及一种铜基量子点/纳米晶复合材料及其制备方法和应用，由CuInS2量子点和金属卤化物纳米晶Cs3Cu2X5以任意比例混合而成，其中X为Cl、Br、I中的至少一种。本发明专利技术的铜基量子点/纳米晶复合材料，由在紫外激发下分别发红光的CuInS2量子点、发绿光的Cs3Cu2Cl5纳米晶和发蓝光的Cs3Cu2I5和/或Cs3Cu2Br5纳米晶以任意比例混合而成，具备RGB三原色混合性能，可按需混合，得到所需发光色，色域广，整个可见光内都发光。光。光。

【技术实现步骤摘要】
一种铜基量子点/纳米晶复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料合成与应用的
，具体涉及一种铜基量子点/纳米晶复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]卤化铅钙钛矿纳米晶由于其高效光致发光而受到广泛关注。然而，铅(Pb)对环境和人体的毒性可能是实际应用的一大障碍。为了解决这样一个严重的问题，各种无毒元素，如锡(Sn)、铜(Cu)、锑(Sb)、和铋(Bi)等已被用来代替有毒的铅。其中Cu元素以其无毒、稳定性好﹑储量丰富、价格低廉等优势,成为了目前Pb元素的最佳替代元素。近两年来随着纳米晶合成技术的迅速发展，零维无铅铜基纳米晶Cs3Cu2X5(X=Cl、Br、I)被报道显示出相对优异的光电性能。铜基纳米晶Cs3Cu2X5晶体结构包含独特的[Cu2X5]3‑
二聚体，其由三角形平面CuX3和四面体CuX4单元共用一条边构成的，周围被铯离子空间隔离，导致强激子限制和自陷激子(STE)发射效应。
[0003]白光发光二极管在固态照明技术中尤为重要，它具有显著减少温室气体排放和降低能耗的潜力。然而，WLED生产的商业化路线在显色指数(CRI)不足、颜色不稳定和稀土元素的引入方面面临挑战。目前，磷光转换白光发光二极管主要是通过将蓝色发光二极管芯片与黄色发光磷光体结合来制造的。然而，大多数黄色发光磷光体含有稀土元素，如Ce
3+
或Eu
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，其潜在的供应风险和提价是未来大规模生产和商业化的障碍。量子点/纳米晶是一种前沿科技的纳米材料，应用在显示技术上之后，实际效果可超越传统LED背光荧光粉的发光特性，可实现更加出色的成像色彩。一般来说，基于多组件的WLED结构可以产生良好的显色性，因为它具有宽颜色空间的特点。单组分白光发射器总是受到低CRI的困扰，并且还缺乏冷/暖白光调谐来匹配阳光的日常变化，因为很难单独调谐不同波长的发射比例。
[0004]专利CN113072931A报道了一种氧化硅单包铯铜氯量子点及其制备方法和应用,利用低温包覆氧化硅钝化表面缺陷和提高量子点的稳定性，再引入CaAlSiN:En
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红色荧光粉，采用点胶涂敷封装制备的WLED。专利CN111661867A报道了一种无铅铯铜氯纳米晶的制备方法及其产品和应用，通过改变Cu
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和C1
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两种离子的摩尔比和反应温度,分别制备得到含有CsCuCl3纳米晶和Cs3Cu2Cl5纳米晶,再引入CaAlSiN:En
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红色荧光粉，采用点胶涂敷封装制备WLED。由于该红色荧光粉中含有稀土元素，价格昂贵，且点胶涂敷封装会导致芯片在工作中产生的高温会降低荧光粉的量子效率以及光转换效率，产生荧光衰减快、明显的色漂移以及光色一致性不好等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种铜基量子点/纳米晶复合材料，将三种材料按任意比例混合即可获得所需颜色，且色域广，整个可见光内都发光。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种铜基量子点/纳米晶复合材料的制备方法，制备工艺简便，易于调节。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种铜基量子点/纳米晶复合材料的应用，制备的LED。
[0008]本专利技术的目的之四在于提供一种铜基量子点/纳米晶复合材料的应用，制备WLED器件。
[0009]本专利技术实现目的之一所采用的方案是：一种铜基量子点/纳米晶复合材料，由CuInS2量子点和金属卤化物纳米晶Cs3Cu2X5以任意比例混合而成，其中X为Cl、Br、I中的至少一种。
[0010]优选地，所述铜基量子点/纳米晶复合材料由CuInS2量子点、Cs3Cu2Br5和/或Cs3Cu2I5、Cs3Cu2Cl5以任意比例混合而成，其中所有原料用量均不为0。
[0011]优选地，当CuInS2量子点、Cs3Cu2Cl5纳米晶、Cs3Cu2Br5和/或Cs3Cu
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纳米晶的以（1~9）:（2.4~3.6）:（1.6~2.4）的摩尔比混合时，得到的铜基量子点/纳米晶复合材料在250~350 nm紫外波段激发下发射白光。
[0012]本专利技术实现目的之二所采用的方案是：一种所述的铜基量子点/纳米晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将亚铜盐加入十二硫醇溶液中，加热搅拌，直至得到无色透明的前驱体溶液；（2）将In(OAc)3和十四烷酸溶解于十八烯中，在惰性气氛下，将溶液升温至180~250℃时，注入步骤（1）中的前驱体溶液，保温至反应完全，经离心分散处理后得到CuInS2量子点；（3）将碳酸铯Cs2CO3溶解于十八烯中，加入油酸，在惰性气氛下加热至80~100℃保温至反应完全，得到油酸铯前驱体溶液；（4）将卤化铜或卤化亚铜溶解于十八烯中，在惰性气氛下加热至80~100℃，使卤化铜或卤化亚铜溶解，再加入油酸和油胺，得到含有Cu
+
/Cu
2+
和X
‑
两种离子的溶液A；将溶液A与油酸铯前驱体溶液在一定温度下混合，搅拌反应后快速冷却，经离心分散处理后得到Cs3Cu2X5纳米晶，其中X为Cl 、Br或I；（5）将CuInS2量子点、Cs3Cu2X5纳米晶混合即可得到所述铜基量子点/纳米晶复合材料；其中步骤（1）
‑
（2）和步骤（3）
‑
（4）不分先后。
[0013]优选地，所述步骤（1）中，亚铜盐为CuCl、CuBr或CuI，亚铜盐和十二硫醇的摩尔比为1:2
‑
4，加热至50~80℃搅拌。
[0014]优选地，所述步骤（2）中，In(OAc)3和亚铜盐的摩尔比为1:1。
[0015]优选地，所述步骤（3）中，Cs2CO3、油酸和十八烯的质量体积比为358 mg:（0.8
‑
2.2） mL:（23
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27）mL。
[0016]优选地，所述步骤（4）中，采用反向热注入法，将所得溶液A注入到油酸铯前驱体溶液中，混合温度为160~200℃；卤化铜或卤化亚铜、油酸铯、油酸、油胺的摩尔比为1：1.5：2：（0~7）。
[0017]本专利技术实现目的之三所采用的方案是：一种所述的铜基量子点/纳米晶复合材料的应用，将所述铜基量子点/纳米晶复合材料应用于制备LED器件。
[0018]本专利技术实现目的之四所采用的方案是：一种所述的铜基量子点/纳米晶复合材料的应用，将所述铜基量子点/纳米晶复合材料应用于制备WLED器件。
[0019]本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术的铜基量子点/纳米晶复合材料，由在紫外激发下分别发红光的CuInS2量子点、发绿光的Cs3Cu2Cl5纳米晶和发蓝光的Cs3Cu2I5和/或Cs3Cu2Br5纳米晶以任意比例混合而成，具备RGB三原色混合性能，可按需混合，得到所需发光色，色域广，整个可见光内都发光。
[0020]本专利技术的制备方法简单易实现，工艺参数容易控制，合成Cs3Cu2Cl5纳米晶、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基量子点/纳米晶复合材料，其特征在于：由CuInS2量子点和金属卤化物纳米晶Cs3Cu2X5以任意比例混合而成，其中X为Cl、Br、I中的至少一种。2.根据权利要求1所述的铜基量子点/纳米晶复合材料，其特征在于：所述铜基量子点/纳米晶复合材料由CuInS2量子点、Cs3Cu2Br5和/或Cs3Cu2I5、Cs3Cu2Cl5以任意比例混合而成，其中所有原料用量均不为0。3.根据权利要求2所述的铜基量子点/纳米晶复合材料，其特征在于：当CuInS2量子点、Cs3Cu2Cl5纳米晶、Cs3Cu2Br5和/或Cs3Cu2I 5
纳米晶的以（1~9）:（2.4~3.6）:（1.6~2.4）的摩尔比混合时，得到的铜基量子点/纳米晶复合材料在250~350 nm紫外波段激发下发射白光。4.一种如权利要求1
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3中任一项所述的铜基量子点/纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将亚铜盐加入十二硫醇溶液中，加热搅拌，直至得到无色透明的前驱体溶液；（2）将In(OAc)3和十四烷酸溶解于十八烯中，在惰性气氛下，将溶液升温至180~250℃时，注入步骤（1）中的前驱体溶液，保温至反应完全，经离心分散处理后得到CuInS2量子点；（3）将碳酸铯Cs2CO3溶解于十八烯中，加入油酸，在惰性气氛下加热至80~100℃保温至反应完全，得到油酸铯前驱体溶液；（4）将卤化铜或卤化亚铜溶解于十八烯中，在惰性气氛下加热至80~100℃，使卤化铜或卤化亚铜溶解，再加入油酸和油胺，得到含有Cu
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/Cu
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两种离子的溶液A；将溶液A与油酸铯前驱体溶液在一定温度下混合，搅拌反应后快速冷却，经离心分散处理后得到Cs3Cu2X5纳米晶，其中X为Cl、Br或I；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏，罗冬连，焦金旭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：