一种基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜及其制备方法与流程

本发明属于led发光材料制备技术领域，具体涉及一种氯掺杂石墨烯量子点的制备及其与硅树脂复合制备发光薄膜。

背景技术：

白光led的优点是直流驱动、响应快、体积小、寿命长、全固态、结构简单、无毒、耐候性好、发光效率高，被认为是21世纪照亮世界的绿色能源。随着led的光效的提升和价格的下降，led的市场渗透率迅速提升。目前的白光led多采用稀土荧光粉作为发光材料，但是由于采用了稀土作为发光材料限制了此类技术的大规模推广应用。一方面由于稀土是不可再生资源，荧光灯逐步替代白炽灯消耗了大量的稀土，另一方面是因为稀土的开采和冶炼会带来各种各样的环境问题。因此开发出新型的绿色环保高效率的发光材料成为世界各国社会发展的需求和趋势，科研人员对此也极为关注。

由于目前研究的石墨烯量子点多以蓝光为主，影响其在白光led中的应用。目前掺杂型石墨烯量子点多以n掺杂为主，很少有关于氯掺杂的石墨烯量子点的报道。在石墨烯量子点中引入氯（cl）原子，就会在sp²碳的π和π^*能级间引入cl的能级（3.5ev），从而使得电子跃迁的模式变得多样化，就更有多种不同的光子被吸收，也就有可能发射不同颜色的光。

目前制备的石墨烯量子点多为溶液状态，它的发光性能也多是在溶液状态下研究的。为了将石墨烯量子点应用在光电器件中，必须在不影响石墨烯量子点发光性能的基础上将石墨烯量子点完成从液态到固体薄膜态的转变。石墨烯量子点有一个缺点就是浓度猝灭，也就是说固态的石墨烯量子点堆积在一起是不发光的，为了解决这一难题，我们就要把石墨烯量子点分散在介质中，防止量子点之间的接触导致的非辐射能量转移，尽量不影响它的发光性能。有研究发现石墨烯量子点在有机聚合物中的分散性较好，量子点在聚合物中不发生团聚；荧光猝灭现象有效得到遏制。将石墨烯量子点嵌入透明的聚合物基体中是其应用在光电器件中的第一步。聚合物在发光薄膜中一方面作为石墨烯量子点的分散介质，为复合物提供机械性能和化学稳定性，另一方面可以降低石墨烯量子点的团聚，保持溶液单分散态下石墨烯量子点的发光性能。

为此，有必要设计一种新型的基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜，能够提高量子点的稳定性。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜，该薄膜可被紫外led芯片激发而发射出高强度的、稳定的白光，用来克服现有量子点薄膜稳定性不佳的问题。

本发明是这样实现的，一种基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜，所述基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜中碳源是β-环糊精，掺杂源是盐酸，基材为硅树脂。

与现有技术相比，制备氯掺杂石墨烯量子点，采用的是分子量相对较大的β-环糊精。以往采用葡萄糖、柠檬酸、乙酸等小分子容易造成在碳化过程中形成一系列中间产物，使得石墨烯量子点的尺寸分布变宽，而由于β-环糊精有更大的分子尺寸和和确定的环状结构，这样就使得其在碳化过程中容易连接在一起合成尺寸均一的石墨烯量子点。

本发明将制备的溶液态下的氯掺杂石墨烯量子点与硅树脂胶结合在一起制备出发光薄膜，有效防止了量子点团聚而造成的荧光猝灭。

本发明的进一步技术方案是：所述β-环糊精与所述硅树脂的质量比为1:5~20。

本发明的进一步技术方案是：所述β-环糊精与所述盐酸的质量比为1:0.59~3.36。

本发明的另一目的在于提供一种基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜的制备方法，其所要解决的技术问题在于提供一种工艺简单、产品质量高、成本低、可广泛应用在发光器件制造中的一种基于氯掺杂石墨烯量子点发光薄膜的制备方法。

该方法包括以下步骤：

步骤a：制备氯掺杂的石墨烯量子点；

步骤b：将所述氯掺杂的石墨烯量子点与硅树脂混合；

步骤c：制备氯掺杂石墨烯量子点发光薄膜。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤a包括以下分步骤：

步骤a1：将β-环糊精与盐酸溶于去离子水中，得到量子点溶液；

步骤a2：将所述量子点溶液在140~200℃水热釜中保温；

步骤a3：对步骤a2获得的产物进行提纯，获得氯掺杂的石墨烯量子点。

本发明的进一步技术方案是：步骤a3包括以下分步骤：

步骤a31：使用0.22微米的滤膜进行过滤；

步骤a32：使用1000da的半透膜进行透析。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤b中将所述氯掺杂的石墨烯量子点与硅树脂混合后还需要搅拌均匀并真空脱泡。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤c包括以下分步骤：

步骤c1：取步骤b中产物置于四氟乙烯模具中；

步骤c2：进行预烘，预烘时间为2.5~4h，预烘温度为45~55℃；

步骤c3：进行烘干，烘干时间为22~26h，烘干温度为78~88℃。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤a1中β-环糊精、盐酸、去离子水的质量比为1:0.59~3.36:20~40。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤b中所述氯掺杂的石墨烯量子点与所述硅树脂的质量比为1:5~20。

本发明的有益效果是：本方案提供的基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜的制备方法具有以下优点：

1.本发明采用简单的一步水热法以β-环糊精为碳源，盐酸为掺杂源制备出氯掺杂石墨烯量子点。

2.本发明制备的氯掺杂石墨烯量子点溶液在360nm的紫外光激发下有两个发射峰：425nm和525nm。

3.本发明制备的氯掺杂石墨烯量子点的尺寸分布均一，平均尺寸为1.5nm。

4.本发明制备氯掺杂石墨烯量子点薄膜是透明的，在550nm下的透过率高达82%。

5.本发明制备的氯掺杂石墨烯量子点薄膜在400℃以下的热稳定性很好。

6.本发明制备的氯掺杂石墨烯量子点薄膜在360nm的紫外光激发下，发射峰很宽（400~700nm），对应的cie为（0.28,0.33）。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的基于氯掺杂石墨烯量子点的xps全谱。

图2是本发明实施例1提供的基于氯掺杂石墨烯量子点在360nm激发下的pl光谱。

图3是本发明实施例1提供的基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜在360nm紫外光激发下的pl光谱。

图4是本发明实施例1提供的基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜的透过率曲线。

图5是本发明实施例1提供的基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜的热稳定性曲线。

具体实施方式

本发明提供一种基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜及其制备方法。以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

称量β-环糊精1.0g，盐酸1.0ml，去离子水25ml，将其超声分散15min,使其混合均匀，放置在法兰水热釜中，140℃保温6小时。0.22微米的滤膜过滤，1000da的半透膜透析三天即可得氯掺杂石墨烯量子点（cl-gqds溶液）。

图1是本发明实施例提供的基于氯掺杂石墨烯量子点的xps全谱。图2是本发明实施例提供的基于氯掺杂石墨烯量子点在360nm激发下的pl光谱。

称取硅树脂胶11克，并剧烈搅拌使得硅树脂胶混合均匀；量取1毫升制得的cl-gqds溶液，滴入混合均匀的放在硅树脂胶中，手动搅拌10分钟，真空脱泡5分钟；随后量取3毫升混合胶液置于聚四氟乙烯模具内，置于50℃鼓风干箱内预烘3小时，最后在80℃烘干24小时，从而得到固态的cl-gqds/硅树脂薄膜。

图3是本发明实施例1提供的基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜在360nm紫外光激发下的pl光谱。图4是本发明实施例1提供的基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜的透过率曲线。图5是本发明实施例1提供的基于氯掺杂石墨烯量子点的发光薄膜的热稳定性曲线。

实施例2

称量β-环糊精1.0g，盐酸1.5ml，去离子水25ml，将其超声分散15min,使其混合均匀，放置在法兰水热釜中，160℃保温6小时。0.22微米的滤膜过滤，1000da的半透膜透析三天即可得氯掺杂石墨烯量子点。称取硅树脂胶11克，并剧烈搅拌使得硅树脂胶混合均匀；量取1.5毫升制得的cl-gqds溶液，滴入混合均匀的放在硅树脂胶中，手动搅拌10分钟，真空脱泡5分钟；随后量取3毫升混合胶液置于聚四氟乙烯模具内，置于50℃鼓风干箱内预烘3小时，最后在80℃烘干24小时，从而获得固态的cl-gqds/硅树脂薄膜。

实施例3

称量β-环糊精1.0g，盐酸2.0ml，去离子水25ml，将其超声分散15min,使其混合均匀，放置在法兰水热釜中，160℃保温8小时。0.22微米的滤膜过滤，1000da的半透膜透析三天即可得氯掺杂石墨烯量子点。称取硅树脂胶11克，并剧烈搅拌使得硅树脂胶混合均匀；量取2毫升制得的cl-gqds溶液，滴入混合均匀的放在硅树脂胶中，手动搅拌10分钟，真空脱泡5分钟；随后量取3毫升混合胶液置于聚四氟乙烯模具内，置于50℃鼓风干箱内预烘3小时，最后在80℃烘干24小时，从而得到固态的cl-gqds/硅树脂薄膜。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。