一种氧化锌及掺杂氧化锌纳米晶以及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种氧化锌及掺杂氧化锌纳米晶以及其制备方法和应用，方法包括将第二前驱体溶液分成N份；将第一前驱体溶液和其中1份第二前驱体溶液通入液相反应器中并在液相反应器中发生反应形成含有中间产物的溶液；将含有中间产物的溶液再次与剩余的第二前驱体溶液进行N

【技术实现步骤摘要】
一种氧化锌及掺杂氧化锌纳米晶以及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光电材料
，具体涉及一种氧化锌及掺杂氧化锌纳米晶以及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]量子点发光二极管(QLED)具有色纯度高、色域广、发光效率高、可以大面积打印、制备低成本等优势，目前QLED引起了人们越来越广泛的关注及更深入的研究，并且已取得了突破性的成果，有望成为下一代固态照明和显示的主流技术。但是QLED各功能层材料目前还遇到一些挑战，就电子传输层材料而言，当前主要采用电子传输性能优异的氧化锌及掺杂氧化锌纳米晶。
[0003]现有的制备氧化锌及掺杂氧化锌纳米晶的制备方法有高温焙烧法、高温微波法和溶胶
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凝胶法，然而这些方法通常存在制备条件苛刻、产量小、反应时间长、批次稳定性差、粒径分布不均匀等问题，这就造成器件性能不稳定，严重限制了氧化锌及掺杂氧化锌电子传输层在QLED方面的应用。
[0004]中国专利CN113562758A公开了一种氧化锌镁纳米颗粒，其制备方法以及量子点电致发光器件，其采用将前驱体溶液A和前驱体溶液B通过不同的管路连续地通入液相反应器中，前驱体溶液A和前驱体溶液B于液相反应器的微腔内形成扰流并发生反应，反应后的混合液从液相反应器中流出；将流出的混合液于过量的乙酸乙酯或丙酮中沉降，去除上清液后离心，得到氧化锌镁纳米颗粒。该方法采用连续液相反应制备氧化锌镁纳米颗粒，虽然大大提升了反应的速率，有利于实现氧化锌镁纳米颗粒的量产，但仍然存在反应剧烈、易形成沉降，反应器易堵塞，特别是制备大粒径的氧化锌纳米颗粒时，堵塞严重。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中采用连续液相反应制备氧化锌纳米晶存在反应器易堵塞的问题，本专利技术提供一种改进的氧化锌纳米晶的制备方法，该方法制备更大粒径的氧化锌纳米晶时反应器也不易堵塞，且制备得到的氧化锌纳米晶表面形态更好。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]一种氧化锌纳米晶的制备方法，包括配制第一前驱体溶液和第二前驱体溶液的步骤，所述第一前驱体溶液为包含锌离子的有机溶液，所述第二前驱体溶液为包含氢氧根离子的有机溶液，所述制备方法还包括以下步骤：
[0008](1)将所述第二前驱体溶液分成N份；
[0009](2)将所述第一前驱体溶液和其中1份所述第二前驱体溶液通入液相反应器中并在所述液相反应器中发生反应形成含有中间产物的溶液；
[0010](3)将所述含有中间产物的溶液再次与剩余的所述第二前驱体溶液进行N
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1次循环反应形成产物氧化锌纳米晶，每一次循环反应是将上一次反应结束后获得的含中间产物的溶液与1份所述第二前驱体溶液通入液相反应器中进行反应。
[0011]根据本专利技术的一些实施方面，所述N为大于等于2。
[0012]进一步地，所述N为2～7，如所述N为2、3、4、5、6或7。
[0013]根据本专利技术的一些实施方法，步骤(1)中，所述第二前驱体溶液为平均分成N份或非均分成N份。
[0014]根据本专利技术的一些实施方法，所述第一前驱体溶液和其中一份所述第二前驱体溶液进行反应的反应温度、每一次循环反应的反应温度分别为
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10～150℃，反应压力为0.1～20bar。
[0015]根据本专利技术的一些实施方法，所述第一前驱体溶液的流量、每次通入所述反应器的第二前驱体溶液的流量、每一次循环反应中的含中间产物的溶液的流量分别为0.5～10ml/min。
[0016]根据本专利技术的一些实施方法，步骤(3)中，将包含所述产物氧化锌纳米晶的反应液通入乙酸乙酯、丙酮或正己烷中沉降、离心得到所述氧化锌纳米晶，所述乙酸乙酯、丙酮或正己烷的体积为所述包含所述产物氧化锌纳米晶的反应液的1～6倍。
[0017]根据本专利技术的一些实施方法，所述氧化锌纳米晶的粒径在2～80nm之间可调。优选地，所述氧化锌纳米晶的粒径在4～40nm之间可调。
[0018]根据本专利技术的一些实施方法，所述第一前驱体溶液中的锌离子来源于醋酸锌、硝酸锌、氯化锌、碳酸锌中的一种或者几种的组合。优选地，所述锌离子来源于醋酸锌。
[0019]根据本专利技术的一些实施方法，所述第一前驱体溶液的浓度为0.02～2.0mol/l。
[0020]根据本专利技术的一些实施方法，所述第一前驱体溶液使用的溶剂为二甲基亚砜、甲氧基乙醇、乙醇、丙醇、甲醇、丁醇、四氢呋喃中的一种或几种的组合。优选地，所述第一前驱体溶液使用的溶剂为二甲基亚砜。
[0021]根据本专利技术的一些实施方法，所述第二前驱体溶液中的氢氧根离子来源于四甲基氢氧化铵、六次甲基四胺、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、氨水中的一种或多种的组合。优选地，所述第二前驱体溶液中的氢氧根离子来源于四甲基氢氧化铵、氢氧化钾中的一种或两种。
[0022]根据本专利技术的一些实施方法，所述第二前驱体溶液使用的溶剂为乙醇、氯仿、丙醇、丁醇、庚醇、癸醇、乙二醇、丙二醇、丙二醇醚类、丙二醇酯类中任一种或几种的组合。
[0023]根据本专利技术的一些实施方法，所述第二前驱体溶液的浓度为0.05～7.5mol/l。
[0024]根据本专利技术的一些实施方法，所述第一前驱体溶液还包括掺杂离子，所述掺杂离子为镁、铝、钴、铜、锰、镓、镉、铅、汞、铒、铱、镱、锶、锡的一种或几种的组合。进一步地，所述掺杂离子来源于掺杂离子盐，所述掺杂离子盐为醋酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氯化物中的一种或多种的组合。优选地，所述掺杂离子盐为醋酸镁。
[0025]根据本专利技术的一些实施方面，所述第一前驱体溶液还包括掺杂离子，所述掺杂离子的摩尔含量为0～25％。
[0026]根据本专利技术的一些实施方法，所述第一前驱体溶液中锌离子或/和掺杂离子的总摩尔数与所述第二前驱体溶液中的氢氧根离子的总摩尔数的比为1:0.5～4。优选地，所述第一前驱体溶液中锌离子或/和掺杂离子的总摩尔数与所述第二前驱体溶液中的氢氧根离子的总摩尔数的比为1:1.2～3，更优选地，为1:2～3，具体如1:2、1:3、1:2.6、1:2.7。
[0027]在一些具体实施方式中，所述氧化锌纳米晶的制备方法还包括使用1～6倍体积的
乙酸乙酯、丙酮或正己烷收集含所述氧化锌纳米晶的反应液，沉降、离心，得到氧化锌纳米晶，然后将所述氧化锌纳米晶分散于乙醇和/或氯仿中形成浓度为10
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100mg/ml的含氧化锌纳米晶的墨水。
[0028]本专利技术采取的第二技术方案为：一种氧化锌纳米晶的表面修饰方法，所述表面修饰方法包括以下步骤：
[0029]步骤S1、采用上述所述氧化锌纳米晶的制备方法制备所述氧化锌纳米晶；
[0030]步骤S2、使步骤S1获得的所述氧化锌纳米晶分散于有机溶剂中得到墨水，然后将溶解有修饰剂的溶液分散到所述墨水中使得所述氧化锌纳米晶表面键合修饰剂，其中，所述修饰剂为PVP、乙醇胺、油酸、4
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巯基硫醇、十六烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化锌纳米晶的制备方法，包括配制第一前驱体溶液和第二前驱体溶液的步骤，所述第一前驱体溶液为包含锌离子的有机溶液，所述第二前驱体溶液为包含氢氧根离子的有机溶液，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：(1)将所述第二前驱体溶液分成N份；(2)将所述第一前驱体溶液和其中1份所述第二前驱体溶液通入液相反应器中并在所述液相反应器中发生反应形成含有中间产物的溶液；(3)将所述含有中间产物的溶液再次与剩余的所述第二前驱体溶液进行N
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1次循环反应形成产物氧化锌纳米晶，每一次循环反应是将上一次反应结束后获得的含中间产物的溶液与1份所述第二前驱体溶液通入液相反应器中进行反应。2.根据权利要求1所述的氧化锌纳米晶的制备方法，其特征在于：所述N为大于等于2。3.根据权利要求2所述的氧化锌纳米晶的制备方法，其特征在于：所述N为2～7。4.根据权利要求1所述的氧化锌纳米晶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述第二前驱体溶液为平均分成N份或非均分成N份。5.根据权利要求1所述的氧化锌纳米晶的制备方法，其特征在于：所述第一前驱体溶液和其中1份所述第二前驱体溶液进行反应的反应温度、每一次循环反应的反应温度分别为
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10～150℃，反应压力分别为0.1～20bar；和/或，所述第一前驱体溶液的流量、每次通入所述液相反应器的第二前驱体溶液的流量、每一次循环反应中的含中间产物的溶液的流量分别为0.5～10ml/min。6.根据权利要求1所述的氧化锌纳米晶的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将包含所述产物氧化锌纳米晶的反应液通入乙酸乙酯、丙酮或正己烷中沉降、离心得到所述氧化锌纳米晶，所述乙酸乙酯、丙酮或正己烷的体积为所述包含所述产物氧化锌纳米晶的反应液的1～6倍。7.根据权利要求1所述的氧化锌纳米晶的制备方法，其特征在于：所述氧化锌纳米晶的粒径在2～80nm之间可调。8.根据权利要求1～7中任一项所述的氧化锌纳米晶的制备方法，其特征在于：所述第一前驱体溶液中的锌离子来源于醋酸锌、硝酸锌、氯化锌、碳酸锌中的一种或者几种的组合；和/或，所述第一前驱体溶液的浓度为0.02～2.0mol/l；和/或，所述第一前驱体溶液使用的溶剂为二甲基亚砜、甲氧基乙醇、乙醇、甲醇、丙醇、丁醇、四氢呋喃中的一种或几种的组合；和/或，所述第二前驱体溶液中的氢氧根离子来源于四甲基氢氧化铵、六次甲基四胺、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、氨水中的一种或多种的组合；和/或，所述第二前驱体溶液使用的溶剂为乙醇、甲醇、丙醇、丁醇、四氢呋喃中的一种或几种的组合；和/或，所述第二前驱体溶液的浓度为0.05～7.5mol/l；和/或，所述第一前驱体溶液还包括掺杂离子，所述掺杂离子为镁、铝、钴、铜、锰、镓、镉、铅、汞、铒、铱、镱、锶、锡中的一种或几种的组合；和/或，所述第一前驱体溶液还包括掺杂离子，所述掺杂离子的摩尔含量为0～25％；和/或，所述第一前驱体溶液中锌离子或/和掺杂离子的总摩尔数与所述第二前驱体溶液中的
氢氧根离子的总摩尔数的比为1:0.5～4。9.一种氧化锌纳米晶的表面修饰方法，其特征在于，所述表面修饰方法包括以下步骤：步骤S1、采用权利要求1～8中任一项所述氧化锌纳米晶的制备方法制备所述氧化锌纳米晶；步骤S2、使步骤S1获得的所述氧化锌纳米晶分散于有机溶剂中得到墨水，然后将溶解有修饰剂的溶液分散到所述墨水中使得所述氧化锌纳米晶表面键合修饰剂，其中，所述修饰剂为PVP、乙醇胺、油酸、4
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巯基硫醇、十六烷基苯磺酸钠、十六烷基溴化钠、3
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氨基丙基
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三甲氧基硅烷中的一种或几种的组合。10.根据权利要求9所述的氧化锌纳米晶的表面修饰方法，其特征在于：步骤S2中，所述墨水的浓度为10
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100mg/ml，所述溶解有修饰剂的溶液的浓度为0.1
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30mg/ml，所述溶解有修饰剂的溶液与墨水的体积比为0.001～0.5：1；和/或，所述溶解有修饰剂的溶液的溶剂为乙醇、氯仿、甲醇、四氢呋喃、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或几种的组合；和/或，步骤S2中，所述有机溶剂为乙醇、丙醇、氯仿、丁醇、庚醇、癸醇、乙二醇、丙二醇、丙二醇醚类、丙二醇酯类中任一种或几种的组合；和/或，步骤S2中，将所述溶解有修饰剂的溶液超声或搅拌分散到所述墨水中。11.根据权利要求10所述的氧化锌纳米晶的表面修饰方法，其特征在于：所述超声或搅拌时间为1～60min。12.根据权利要求10所述的氧化锌纳米晶的表面修饰方法，其特征在于：所述表面修饰方法还包括步骤S2中，所述溶解有修饰剂的溶液加入所述墨水之后，还可选择性地再向所述墨水中加入乙醇胺、...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟秀清，谢黎明，苏文明，刘扬，易袁秋强，
申请(专利权)人：苏州欧谱科显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：