一种含锑的有机无机钙钛矿量子点电致发光二极管的制备方法

摘要

一种含锑的有机无机钙钛矿量子点电致发光二极管的制备方法，采用结合热注入法成晶效果好，再沉淀方法简单和阴离子快速交换的方法等特点来制备可见光范围内的七种颜色量子点。通过改变反应物配比来提高量子点产率，适当合理提高反应温度来使量子点纳米晶的结晶度，改变反应时间来调节量子点的尺寸和更换不同反应的配体种类来调节量子点的形状，使半导体有机无机钙钛矿量子点能级和禁带宽度能和多孔二氧化钛的能级禁带宽度相匹配，即形成有序的阶梯结构。本发明的优点是：这种含锑有机无机钙钛矿量子点制备技术稳定，方法简单，操作简便。热注入法能使量子点结晶性更好，量子点产率更高、粒径分布均匀颗、粒尺寸易控制同时稳定性比较好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种量子点电致发光二极管的制备方法，具体为一种含锑的有机无机 钙钛矿量子点电致发光二极管的制备方法。

背景技术

随着人类科学文明的发展和进步，人们对于生活水平的提高要求日益增加。智能 手机和高新电视的普及和发展，人们对于显示器的标准也逐渐提高。其中，新一代有机LED 发光二极管由于具备高理论转换效率和低生产成本，引起了科学界的广泛关注。但是由于 材料本身缺陷、能级匹配及制备工艺对电致发光二极管性能的影响，设计了含锑的有机无 机钙钛矿量子点作为光电转换材料，利用含锑的有机无机钙钛矿宽吸收光谱，采用溶剂法 合成技术，合成了可控粒径含锑的有机无机钙钛矿量子点材料并将其应用于电致发光二极 管中。准零维材料量子点相较于半导体体材料易调控能级使得电子给体和受体之间能级匹 配，大幅提高光电转换效率。含锑的有机无机钙钛矿量子点兼顾了量子点所有的优点，同时 又将含锑钙钛矿体材料的宽吸收赋予量子点之中，使得含锑的有机无机钙钛矿量子点作为 电致发光二极管的吸光材料而具有非常宽的吸收峰，从而进一步提高量子点电致发光二极 管光电转换效率。

本发明分别采用溶剂热法中有机相合成的方法制备出不同稳定剂修饰的含锑的 有机无机钙钛矿量子点，并将其应用于电致发光二极管中。有机相中制备的量子点具有较 高的荧光量子产率，较好的单分散性和稳定性，光学性能优异且粒径可控，制备的量子点无 毒、廉价、操作简单、环境友好、并有高度的重现性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含锑有机无机钛矿量子点电致发光二极管的制备方 法，采用结合热注入法成晶效果好，再沉淀方法简单和阴离子快速交换的方法等特点来制 备可见光范围内的七种颜色量子点。通过改变反应物配比来提高量子点产率，适当合理提 高反应温度来使量子点纳米晶的结晶度，改变反应时间来调节量子点的尺寸和更换不同反 应的配体种类来调节量子点的形状，使半导体有机无机钙钛矿量子点能级和禁带宽度能和 纳米氧化锌的能级禁带宽度相匹配，即形成有序的阶梯结构。这样的结构能够加快整个器 件结构的电子空穴传输，避免电子—空穴对的俄歇复合，从而提高这种含锑有机无机钙钛 矿量子点的电致发光二极管光电转换效率。

一种含锑的有机无机钙钛矿量子点电致发光二极管的制备方法，其特征是方法步 骤如下：

（1）以卤代锑（CuCl2,CuBr2和CuI2）作为这种含锑钙钛矿有机无机量子点制备无机锑 前驱体，以有机卤代肼即NH2CH=NHCl，NH2CH=NHBr和NH2CH=NHI作为作为有机驱体，以N,N二 甲基甲酰胺（DMF）为非配位溶剂，油酸和油胺作为溶剂反应制得油溶性含锑的有机无机钙 钛矿量子点，丙酮促使量子点沉淀，离心分离提纯；

（2）有机前驱体和无机锑源以3:1的摩尔比反应制得量子点，此时量子点粗溶液含有未 反应的杂质，加入一定比例的丙酮促使量子点沉淀离心分离得固体粉末，加入正己烷溶解 再加过量丙酮沉淀，反复两次得到纯净的含锑的有机无机钙钛矿量子点粉末；

（3）将纯净的含锑有机无机钙钛矿量子点粉末重新分散到正己烷中；

（4）QLED的制备：聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐混合乙醇溶液以每秒4200转的速 度40秒钟旋涂在导电玻璃上，然后在140摄氏度烘烤12分。然后降旋涂聚乙撑二氧噻吩和聚 苯乙烯磺酸盐混合乙醇溶液的旋涂的导电玻璃放入手套箱钟。然后依次分别将浓度每毫升 8毫克的溶于氯苯的4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物以每秒2500转速旋涂在已旋涂聚乙撑 二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐混合乙醇溶液的旋涂的导电玻璃上，放入真空干燥箱烘烤20分 钟拿出，再以每秒2500转速45秒旋涂每毫升1.5克溶于间二甲苯聚乙烯基咔唑，后再170摄 氏度退火30分钟。之后，再以2500转每秒45秒分别旋涂溶于氯仿的每毫升15毫克的钙钛矿 量子点和溶于乙醇的的没毫升60毫克的氧化锌纳米颗粒。最后通过蒸镀的方法蒸镀银电极 最后旋涂好的带点玻璃上。

2、一种采用含锑的有机无机钙钛矿量子点电致发光二极管的制备组装方法，其特 征在于可通过如下步骤实现：

（1）水合肼降温到0摄氏度，缓慢滴加卤代氢溶液，同时不停搅拌，搅拌大约2-3小时，旋 蒸热蒸发程粉末，再溶于乙醇，用乙醚促沉淀，重复三次；在真空干燥箱里面过夜干燥，将卤 代锑（CuCl2,CuBr2和CuI2）、油酸、油胺的摩尔比为1:0.5:0.5超声溶解在N,N二甲基甲酰胺 （DMF），随后取卤代肼溶液在0摄氏度到80摄氏度快速注入，形成这种在紫外灯照射下不同 颜色的含铜的有机无机钙钛矿量子点；

（2）所制备这种含锑的有机无机钙钛矿量子点通过过量的丙酮诱使量子点沉淀， 14000rpm高速离心分离，分离后的量子点重新分散到正己烷中得到含锑的有机无机钙钛矿 量子点溶液；

（3）QLED的制备：聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐混合乙醇溶液以每秒4200转的速 度40秒钟旋涂在导电玻璃上，然后在140摄氏度烘烤12分。然后降旋涂聚乙撑二氧噻吩和聚 苯乙烯磺酸盐混合乙醇溶液的旋涂的导电玻璃放入手套箱钟。然后依次分别将浓度每毫升 8毫克的溶于氯苯的4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物以每秒2500转速旋涂在已旋涂聚乙撑 二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐混合乙醇溶液的旋涂的导电玻璃上，放入真空干燥箱烘烤20分 钟拿出，再以每秒2500转速45秒旋涂每毫升1.5克溶于间二甲苯聚乙烯基咔唑，后再170摄 氏度退火30分钟。之后，再以2500转每秒45秒分别旋涂溶于氯仿的每毫升15毫克的钙钛矿 量子点和溶于乙醇的的没毫升60毫克的氧化锌纳米颗粒。最后通过蒸镀的方法蒸镀银电极 最后旋涂好的带点玻璃上。

本发明的优点是：这种含锑有机无机钙钛矿量子点制备技术稳定，方法简单，操作 简便。有机相中制备的量子点荧光量子产率高，单分散性和稳定性较好，光学性能优异且粒 径可控；热注入法能使量子点结晶性更好，量子点产率更高、粒径分布均匀颗、粒尺寸易控 制同时稳定性比较好。再沉淀方法制备的量子点材料毒性小、成本廉价、操作简单方便，制 备周期短、重现性高并且对环境污染小。所制备的电致发光二极管器件组装方法简单，成本 低且具有很宽的吸收光谱和高光电转换效率，并有高度的重现性符合能源发展趋势，具备 很高的开发价值。

具体实施方式

以下通过实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用 本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

本发明采用溶剂热法：在有机相中合成含锑有机无机钙钛矿量子点，与QLED的组 装。

本发明含锑有机无机钙钛矿量子点合成具体步骤如下：

（1）往100mL单口烧瓶中加入一定量的水合肼溶液，在冰水浴中缓慢滴加一定量的卤代 氢酸（HCl,HBr和HI），同事不停的搅拌2-3小时。然后旋转热蒸发成粉末，溶于乙醇，用乙醚 促沉淀，反复三次。最后放入真空干燥箱过夜干燥。得到卤代肼粉末。

（2）加入适量作为配体的油酸和油胺，非配体稳定剂的N,N二甲基甲酰胺（DMF）和 卤代锑。使装置密闭，50℃搅拌同时将装置抽成真空，然后打开三通阀往装置中充入高纯 Ar，反复三次使得装置内和溶剂中完全无氧。在不同温度（0摄氏度到80摄氏度）用一次性注 射器注入溶于乙醇的卤代肼前驱体，其中卤代锑、油酸、油胺的摩尔比为1:0.5:0.5。

本发明含锑有机无机钙钛矿量子点分离提纯步骤如下：

（1）将制得的量子点移入烧杯中，缓慢持续加入丙酮，当看到有沉淀生成时继续加入丙 酮直至沉淀不再生成；将得到含有沉淀的溶液移入50mL离心管中，14000rmp离心10min得含 锑的有机无机量子点粉末。反复三次即可得纯净油溶性含锑有机无机钙钛矿量子点。

（2）将得到的量子点重新分散在正己烷中供组装电池使用

本发明含锑有机无机钙钛矿量子点电致发光二极管组装步骤如下：

（1）聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐混合乙醇溶液以每秒4200转的速度40秒钟旋涂 在导电玻璃上，然后在140摄氏度烘烤12分。然后降旋涂聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐 混合乙醇溶液的旋涂的导电玻璃放入手套箱钟。

（2）然后依次分别将浓度每毫升8毫克的溶于氯苯的4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚 物以每秒2500转速旋涂在已旋涂聚乙撑二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸盐混合乙醇溶液的旋涂 的导电玻璃上，放入真空干燥箱烘烤20分钟拿出，再以每秒2500转速45秒旋涂每毫升1.5克 溶于间二甲苯聚乙烯基咔唑，后再170摄氏度退火30分钟。之后，再以2500转每秒45秒分别 旋涂溶于氯仿的每毫升15毫克的钙钛矿量子点和溶于乙醇的的没毫升60毫克的氧化锌纳 米颗粒。

（3）最后通过蒸镀的方法蒸镀银电极在最后旋涂好的带点玻璃上。

四、通过含锑有机无机钙钛矿量子点合成、量子点分离提纯和含锑有机无机钙钛 矿量子点电致发光二极管组装三个步骤制备出低成本、半高峰宽大含锑的有机无机钙钛矿 量子点，满足高效电致发光二极管制备工艺的要求。