一种环保溶剂合成钙钛矿量子点的喷墨打印油墨及其薄膜和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种环保溶剂合成钙钛矿量子点的喷墨打印油墨及其薄膜和应用，油墨的溶剂包括乙酸乙酯、苯甲酸丁酯、邻二氯苯。在乙酸乙酯溶剂合成的量子点溶液中加入环己基苯、苯甲酸丁酯、邻二氯苯作为助溶剂，制备了可喷墨打印的三元溶剂钙钛矿量子点发光油墨。与二元溶剂体系相比，三元溶剂体系具有良好的粘度、沸点和表面张力梯度，能延长马朗戈尼流动，更好的平衡向外的毛细流和向内的马朗戈尼流。本发明专利技术采用三元溶剂在聚乙烯基咔唑：磷钼酸基底上实现了无“咖啡环”的钙钛矿量子点薄膜，在发光薄膜、发光器件、光伏器件、探测器等方面具有良好的应用前景，特别是可实现低成本、宽色域的高清显示。的高清显示。的高清显示。

【技术实现步骤摘要】
一种环保溶剂合成钙钛矿量子点的喷墨打印油墨及其薄膜和应用


[0001]本专利技术涉及发光油墨
，具体涉及一种环保溶剂合成钙钛矿量子点的喷墨打印油墨及其薄膜和应用。

技术介绍

[0002]钙钛矿量子点是近年发展起来的一类新型量子点材料，与传统的镉量子点（CdSe、CdS、CdTe等）相比具有更低的毒性、更窄的半峰宽、更高的色纯度和荧光量子产率，其色域可高达130%，其中，无机铯铅卤化物钙钛矿（CsPbX3，X=Cl，Br和I）表现出相对更好的光稳定性、热稳定性和环境稳定性，这使得它们具有低成本和大规模商业化的制造能力。喷墨打印与钙钛矿量子点材料相结合将有望实现新一代可印刷、低成本、高性能钙钛矿量子点发光二极管（QLED）高清显示器件。但目前只有较少的研究工作专注于钙钛矿量子点墨水及其相应的印刷QLED器件研发，主要的原因在于制备性能优异、稳定、可打印的钙钛矿量子点墨水以及喷墨印刷高质量钙钛矿薄膜具有一定的挑战性。
[0003]专利技术申请CN116285499A一种新型功能性钙钛矿量子点墨水的制备方法，通过稳定的高分子材料PCL对钙钛矿量子点材料进行包覆处理，开发出一种适用于电流体打印的新型稳定的量子点墨水，其既保留了PCL材料优异的可纺性与机械性能，同时具有CsPbBr3量子点的光致发光与电致发光特性，可应用于压电喷印、微纳电流体动力喷印制备微米级或亚微米级尺度微图案打印，但是该处理方法比较复杂，同时复杂的添加剂容易造成不利于性能的影响。
[0004]卤化铅钙钛矿量子点是对极性溶剂高度敏感的离子型材料。喷墨印刷QLED和有机发光二极管中常用的溶剂，如醚和卤代烷烃等不适用于钙钛矿量子点，这可能会诱导量子点团聚和沉淀。此外，很难将传统使用的添加剂，如聚合物和表面活性剂，引入钙钛矿量子点油墨中，因为这些添加剂可能在量子点薄膜中充当猝灭中心，降低QLED的效率。最重要的是，用于高效喷墨打印QLED的理想钙钛矿量子点油墨应具有良好的稳定性、分散性、正交性和可打印性。因此，开发由纯有机溶剂组成、不含任何添加剂的高质量钙钛矿量子点墨水用于喷墨印刷QLED成为一项艰巨的任务。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的是基于绿色溶剂乙酸乙酯（EA）合成的钙钛矿量子点溶液，通过加入粘度、表面张力及极性相匹配的助溶剂制备喷墨打印钙钛矿量子点油墨，验证在不同油墨配方下以及不同基底下喷墨打印技术实现均匀、光滑的钙钛矿量子点薄膜的可行性。
[0006]本专利技术的目的是提供一种用于喷墨打印的环保溶剂合成的钙钛矿量子点油墨配方，改善钙钛矿量子点薄膜的“咖啡环”效应，实现均匀成膜。
[0007]本专利技术的技术方案：本专利技术提供的一种喷墨打印钙钛矿量子点油墨配方，所述墨水的溶剂包括，乙酸乙酯（EA）、苯甲酸丁酯（BB）、邻二氯苯（ODCB）。
[0008]该墨水的制备方法：（1）在氮气手套箱的操作环境下，取出部分合成好的以EA为主溶剂的钙钛矿量子点溶液；（2）按照所设计好的体积比分别与BB、ODCB助溶剂进行混合；（3）制备成三元溶剂体系钙钛矿量子点墨水；（4）最后在磁力搅拌器上常温搅拌4
‑
5小时，使混合后的溶液分散均匀。
[0009]所述三元溶剂体系比例分别为EA:BB:ODCB=5:（1.67~4）:（1~2）。
[0010]本专利技术还提供了一种喷墨打印钙钛矿量子点薄膜，该薄膜是在空穴传输层上采用上述提供的钙钛矿量子点油墨制备得到的。
[0011]所述空穴传输层基底分别为聚乙撑二氧噻吩：聚(苯乙烯磺酸盐)（PEDOT:PSS）、聚乙烯基咔唑：磷钼酸（PVK:PMA）、聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺]（PTAA）、聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺]：磷钼酸（PTAA:PMA）。
[0012]所述的喷墨打印钙钛矿量子点薄膜，包括，将钙钛矿量子点油墨喷墨打印于空穴传输层上，打印间距、打印高度和驱动电压设置为40
‑
50 μm、800
‑
1200 μm和16
‑
20 V，喷墨打印完成后，40
ꢀ°
C退火5
‑
10 min固膜，即得钙钛矿量子点薄膜。
[0013]本专利技术还提供上述方法制备的环保溶剂合成钙钛矿量子点的喷墨打印油墨的应用。所述的应用包括发光薄膜、发光器件、光伏器件、探测器等。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：（1）本专利技术提供一种环保溶剂合成钙钛矿量子点的喷墨打印油墨配方，采用三元溶剂体系钙钛矿量子点油墨，使得溶剂的粘度、沸点、表面张力在蒸发过程都形成了梯度挥发，更好的平衡混合溶剂的沸点和表面张力，显著缓解溶质的聚集，抑制印刷中薄膜的“咖啡环”效应，实现均匀表面、低粗糙度的喷墨打印薄膜。
[0015]（2）本专利技术制作工艺简单，可适用于大面积印刷制备，同时材料成本较低，有益于降低器件的制作成本，并且可以通过工艺简单、低成本的喷墨打印技术实现高分辨率的纳米图案。
附图说明
[0016]图1是本专利技术对比例1~6的二元溶剂钙钛矿量子点油墨的液滴形貌图；图2是本专利技术紫外灯照射下原始CsPbBr3量子点油墨图像和实施例1~3的三元溶剂CsPbBr3量子点油墨图像；图3是本专利技术中原始CsPbBr3量子点溶液和实施例3的CsPbBr3量子点油墨的PL和吸收光谱；图4是实施例1~3的三元溶剂体系CsPbBr3量子点油墨原位挥发显微图像；图5是实施例3~6的喷墨打印钙钛矿量子点油墨的液滴形貌图；图6是实施例3~6的液滴接触角及喷墨打印钙钛矿量子点的薄膜形貌图；图7是实施例6以不同打印间距制备出的薄膜形貌图；图8是实施例6中PTAA:PMA基底在EA、BB、ODCB溶剂旋洗前后的UV
‑
Vis吸收光谱；图9是实施例4制备的喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管的器件结构示意图；图10是实施例4制备的喷墨打印钙钛矿量子点发光二极管的电流密度
‑
电压
‑
亮度
特性图、电流效率
‑
电压曲线图、电致发光（EL）光谱图。
具体实施方式
[0017]本专利技术的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是本专利技术技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本专利技术要求保护的范围之内。下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
对比例1
[0018]（1）将合成好的CsPbBr3量子点溶液与有机溶剂混合，混合溶剂由乙酸乙酯和环己基苯组成，其中混合溶剂中乙酸乙酯和环己基苯的体积比例为7:3。
[0019]（2）选择ITO为基底，将基底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声处理15min，氮气吹干后放置到120 ℃烘箱烘干；在清洁后的ITO基底表面旋涂一层PEDOT:PSS薄膜,转速为3000 rpm，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保溶剂合成钙钛矿量子点的喷墨打印油墨，其特征在于：所述油墨包括CsPbBr3量子点溶液与有机溶剂，所述有机溶剂包括乙酸乙酯、苯甲酸丁酯、邻二氯苯；所述有机溶剂体积比为乙酸乙酯:苯甲酸丁酯:邻二氯苯=5:（1.67~4）:（1~2）。2.根据权利要求1所述环保溶剂合成钙钛矿量子点的喷墨打印油墨，其特征在于，该墨水的制备方法包括如下步骤：（1）在氮气手套箱的操作环境下，取出部分合成好的以乙酸乙酯为主溶剂的钙钛矿量子点溶液；（2）按照所设计好的体积比分别与苯甲酸丁酯、邻二氯苯助溶剂进行混合；（3）制备成三元溶剂体系钙钛矿量子点墨水；（4）最后在磁力搅拌器上常温搅拌4
‑
5小时，使混合后的溶液分散均匀。3.一种喷墨打印钙钛矿量子点薄膜，其特征在于，该薄膜是在空穴传输层上采用权利要求1或2中的环保溶剂合成钙钛矿量子点的喷墨打印油墨打印得到。4.根据权利要求3所述喷墨打印钙钛矿量子点薄膜，其特征在于，所述空穴传输层选自聚乙撑二氧噻吩：聚(苯乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑芬，张子譞，范凯，陈诗燕，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：