[发明专利]一种Cu-Zn-In-S量子点发光薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型荧光材料技术领域，具体为一种铜锌铟硫（Cu-Zn-In-S）量子点发光薄膜的制备方法。

背景技术

作为新型的荧光纳米晶体（纳米晶体也称量子点），铜铟硫（CuInS₂）纳米晶体具有发光强度高、波长可调、制备工艺简单等优点，且与常见的二元荧光量子点相比，不含有毒有害元素，生物相容性、毒性，都优于二元荧光量子点，具有广阔的应用前景。制备发光范围广、发光峰位置可调、量子效率（QY）高、性能稳定的CuInS₂量子点，并拓宽其应用领域已成为合成量子点材料的迫切需求。为解决上述问题，Xie等人以醋酸铜、醋酸铟为前驱体，选择十二硫醇为配体控制Cu前驱体的活性，合成得到量子效率为不足3%的CuInS₂量子点，并通过包覆ZnS壳材料进一步将量子效率提高到30%（R.Xie,M.Rutherford,X.Peng.,J.Am.Chem.Soc.,2009,131,5691-5697）。核壳结构虽然能显著提高量子效率，但其合成工艺较为繁琐，Zhang等人改进了制备工艺，在保证量子效率的基础上摒弃核壳结构，通过掺杂Zn元素合成了闪锌矿型Cu-Zn-In-S四元合金纳米晶（J.Zhang,R.Xie,W.Yang,Chem.Mater.,2011,23,3357-3361），所用阳离子前驱体同样为醋酸盐。

尽管采用上述方法制备出的量子点荧光性能较好，但它们也存在一些不足：第一，目前合成Cu-Zn-In-S量子点的前驱体多为醋酸盐等长链型分子，长链结构的空间位阻较大、活性较低，会降低Cu离子的扩散速率，不利于结晶，得到的量子点通常只具备一种晶型；第二，合成的量子点通常储存在甲苯、氯仿等高毒性溶剂中，这增加了将量子点应用于LED等器件的难度，限制了其进一步发展；第三，甲苯、氯仿等溶剂极易挥发，溶剂的挥发会造成量子点的团聚，使其荧光性能大幅衰减。在现有公开报道的基础上，我们选取活性高、成核及生长速率快、经济环保的氯化物为前驱体合成了三种不同晶型的Cu-Zn-In-S量子点，并将其分散在性能稳定、不易挥发、无毒无刺激性气味的LED灌封胶中，经过热固化处理制备出一种新型Cu-Zn-In-S量子点发光薄膜。

发明内容

本发明所要解决的问题是要克服现有技术的不足，提供一种晶型可控的高性能Cu-Zn-In-S量子点发光薄膜的制备方法，制得的Cu-Zn-In-S量子点发光薄膜荧光光谱可调，兼具Cu-Zn-In-S量子点优异的荧光性能及有机硅AB胶良好的机械加工性能，且制备过程绿色环保，制备方法简单，有望被进一步应用于固态照明LED。

本发明解决上述技术问题所用的技术方案为：

一种Cu-Zn-In-S量子点发光薄膜制备方法，包括如下步骤：

（1）将氯化亚铜、氯化铟、锌盐和盖帽剂、表面包覆剂加入到装有非极性高沸点有机溶剂的反应容器中得到Cu、In、Zn混合前体溶液，通入氮气或惰性气体排除反应容器中的空气，搅拌下将Cu、In、Zn混合前体溶液从室温加热至170～200℃，直至形成澄清透明溶液；所述的Cu、In、Zn混合前体溶液中Cu⁺浓度为0.002～0.02M，表面包覆剂浓度为0.02～0.075M，盖帽剂浓度为0.1～0.5M，Cu⁺和Zn²⁺、In²⁺的投料摩尔比为1:4～21:1～11；

（2）将硫的油胺溶液加入到步骤（1）获得的澄清透明溶液中，使S与Cu⁺的投料摩尔比为4～42:1，调整温度至150～220℃，维持该温度，使反应进行30～120min，制备得到Cu-Zn-In-S量子点溶液；

（3）将Cu-Zn-In-S量子点溶液自然冷却至室温，加入极性溶剂，离心纯化得到Cu-Zn-In-S量子点；

（4）将制得的Cu-Zn-In-S量子点与LED灌封胶的A组分混合，68～90℃下加热0.5～1h，得到混合物；

（5）将LED灌封胶的B组分与步骤（4）中得到的混合物均匀混合，去除气泡，再将混合均匀的产物涂覆在玻璃基片上，在室温下固化19～29h，得到Cu-Zn-In-S量子点发光薄膜。