[发明专利]一种蓝光碳量子点、其制备方法和蓝色电致发光器件

说明书

本发明提供了一种蓝光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：S1)将酸性橙7和N,N‑二甲基甲酰胺混合进行反应；S2)分离除去反应体系中的大颗粒副产物，并分离纯化得到蓝光碳量子点。本发明制备的蓝光碳量子点的相对量子效率达到59.746％(标准物是硫酸奎宁，溶剂是石油醚)。以制备的蓝光碳量子点为客体发光材料，并匹配两种主体材料组装出了双主体蓝色碳量子点电致发光器件。其中，第一主体材料传递能量到碳量子点，第二主体材料既促进了空穴注入发光层又阻挡了过多的电子注入发光层。本发明的碳量子点合成方法简单，且双主体碳量子点器件结构可大幅提升器件的亮度和发光效率，促进碳量子点在电致发光器件中的应用。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种蓝光碳量子点、其制备方法和蓝色电致发光器件。

背景技术

量子点是一种具有量子尺寸效应的0维纳米材料，相较于传统的过渡金属配合物和稀土离子配合物材料，量子点色彩饱和度高、发光颜色可调，近年来备受关注。但是传统胶体量子点(colloid quantum dots)本身也有着毒性大、稳定性差的缺点。相较而言，碳量子点(carbon quantum dots，CQDs)环境友好、原料丰富、制备成本低且长时间放置荧光依然稳定，故而碳量子点在传感、生物成像、照明等方面有广阔的应用空间。

有机电致发光器件具有自发光性、耗电低且制作流程简单，是新一代照明、显示领域的佼佼者，但是在大面板成本、使用寿命等方面仍然不能让人满意。尤其是，对比绿光和红光器件，蓝色电致发光器件的发展相对滞后，缺少优良的蓝光材料是其中最主要的原因。例如，由于蓝光胶体量子点的粒径更小，需要更加精细和复杂的合成过程，所以基于蓝光胶体量子点的电致发光器件与红光和绿光相比，亮度落后一个数量级，寿命落后三个数量级。再者，蓝光器件同样也是有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称OLED)的短板，需要更加高效、稳定的材料提升器件效率，延长器件寿命。

巧合的是，由有机小分子合成的碳量子点的发光波长容易落在蓝绿光区域。虽然蓝光碳量子点在溶液中可以实现高量子效率发光，但传统的高发光量子效率的碳量子点多为水溶性的，碳量子点具有类石墨烯结构的共轭平面，聚集状态下不可避免地会发生π-π堆叠而造成荧光猝灭，即聚集荧光猝灭(AIQ)，发光效率大打折扣。油溶性的碳量子点的设计合成满足了溶液法的溶解性要求，但是惰性烷基长链连接在碳量子点表面又会导致载流子注入不顺畅导致电子与空穴比例失衡，制备的电致发光器件工作电压普遍较高，效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种蓝光碳量子点、其制备方法和蓝色电致发光器件，制备的蓝光碳量子点具有较高的荧光量子效率。

为达到上述目的，本发明提供了一种蓝光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：

S1)将酸性橙7和N,N-二甲基甲酰胺混合进行反应；

S2)分离除去反应体系中的大颗粒副产物，并分离纯化得到蓝光碳量子点。

本发明选取具有大吸收截面的酸性橙7作为反应原材料，提升了蓝光碳量子点在紫外可见区的吸收。

本发明提供的一步溶剂热制备方案中，选用的反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺对于反应非常重要，用超纯水或者无水乙醇等其他常用溶剂替代均无法得到高荧光量子效率的蓝光碳量子点。

优选的，所述酸性橙7和N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为(0.05～0.5)克:(5～10)毫升。

优选的，所述步骤S1)中反应的温度为160～220摄氏度，反应时间为2～10小时。

优选的，上述反应在密闭容器中进行。反应结束后，得到橙色油状产物。优选采用滤膜将大颗粒反应副产物除去。所述滤膜的孔径优选为0.2～0.5微米。

然后进行分离纯化。优选采用柱层析的方法进行分离纯化。