本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備氧化石墨烯量子點(diǎn)的方法、LED器件和顯示裝置。

背景技術(shù)：

量子點(diǎn)（Quantum dot）是一種三維尺寸在1～10 nm的半導(dǎo)體納米晶體。量子點(diǎn)大部分是由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-V族元素組成的一種準(zhǔn)零維納米材料。量子點(diǎn)內(nèi)部的電子輸運(yùn)受到限制，電子平均自由程很短，電子的局域性和相干性增強(qiáng)，所以量子限域效應(yīng)特別顯著。由于電子和空穴被量子限域，連續(xù)的能帶結(jié)構(gòu)變成具有分子特性的分立能級(jí)結(jié)構(gòu)。由于電子和空穴被量子限域的程度不一樣，不同尺寸的量子點(diǎn)，分子特性的分立能級(jí)結(jié)構(gòu)也就不同；因此，在受到外來能量激發(fā)后，不同尺寸的量子點(diǎn)將發(fā)出不同波長的熒光，也就是各種顏色的光。這種熒光材料可用于量子點(diǎn)LED器件的制備，所制備的量子點(diǎn)LED器件具有高的色彩飽和度（窄的發(fā)光線寬），發(fā)光顏色可通過控制量子點(diǎn)尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，量子點(diǎn)是無機(jī)物，比有機(jī)半導(dǎo)體材料具有更好的抵抗水、氧侵蝕的能力，因此量子點(diǎn)LED器件的封裝要求低于OLED器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種制備氧化石墨烯量子點(diǎn)的方法、LED器件和顯示裝置。該方法的制作工藝簡單、效率高、成本低；根據(jù)該方法制作的氧化石墨烯量子點(diǎn)可以用于制備柔性顯示器件，提高顯示器件的性能。

本公開以制備發(fā)藍(lán)光的氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)（N-GQDs）為例，介紹了制備氧化石墨烯量子點(diǎn)的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種制備氧化石墨烯量子點(diǎn)的方法，包括以下步驟：以氧化石墨烯作為工作電極，濃度為0.08~0.12 Mol/L的四丁基高氯酸銨的乙腈溶液作為電解液，對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描。

本發(fā)明實(shí)施例利用簡單的化學(xué)工藝，制備了可發(fā)藍(lán)光的氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)。利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)具有較窄的發(fā)射譜寬，因此能夠顯著提高量子點(diǎn)LED顯示器件的色域。

可選地，所述循環(huán)伏安法的掃描電壓范圍為-3V至3V，掃描速度的范圍為0.3 V/s~0.6 V/s。進(jìn)一步可選地，所述循環(huán)伏安法的掃描速度為0.5 V/s。

利用-3V至3V的掃描電壓范圍和0.3 V/s~0.6 V/s的掃描速度，能夠穩(wěn)定地獲得氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)。

可選地，所述循環(huán)伏安法掃描的循環(huán)次數(shù)至少為300次。

將所述循環(huán)伏安法掃描的循環(huán)次數(shù)設(shè)置為至少300次，確保了氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)的產(chǎn)率。

可選地，對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描的步驟包括：利用電化學(xué)工作站對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描。可選地，利用鉑作為相對(duì)電極，利用銀/氯化銀電極或甘汞電極作為參比電極。

利用電化學(xué)工作站以及上述配置，可消除由于電纜和接觸電阻引起的測量誤差，從而精確地執(zhí)行循環(huán)伏安法。

可選地，在對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描之前，所述方法還包括制備氧化石墨烯的步驟，包括：將硝酸鈉溶于98 %的濃硫酸中；在0℃下，攪拌預(yù)定時(shí)間使硝酸鈉充分溶解；將石墨加入到上述溶液中，在0℃下攪拌預(yù)定時(shí)間；在不超過20℃的溫度下將高錳酸鉀加入上述混合液，攪拌預(yù)定時(shí)間；在35℃繼續(xù)攪拌預(yù)定時(shí)間；在上述混合液中加入去離子水并升溫至98℃，攪拌預(yù)定時(shí)間；加入去離子水并加入30%的過氧化氫的水溶液來還原殘余的氧化劑；過濾所述混合液；利用去離子水將濾餅洗滌至中性，再進(jìn)行超聲和離心處理；將離心后得到的下層粘性固體烘干，獲得氧化石墨烯。

可選地，在對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描之前，所述方法還包括：利用超聲制得0.1~0.5 mg/mL的氧化石墨烯的水分散液，并添加水合肼進(jìn)行部分還原反應(yīng)，獲得氧化石墨烯的水分散液；用聚偏氟乙烯膜過濾所述氧化石墨烯的水分散液，從而獲得氧化石墨烯。

利用以上步驟，生產(chǎn)工藝的可控性好，成品率高；并且在制備過程中，避免了引入其他雜質(zhì)離子，能夠獲得高純度的反應(yīng)物。

可選地，在過濾所述混合液時(shí)用5 %的鹽酸洗滌。

在過濾所述混合液時(shí)用5 %的鹽酸洗滌，能夠有效除去所述混合液中的二氧化錳。

可選地，在對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描之后，所述方法還包括：加熱蒸發(fā)去除乙腈；以及將剩余物溶于水中，利用透析去除四丁基高氯酸銨?？蛇x地，在80℃~95℃下，利用纖維素酯膜進(jìn)行所述透析。進(jìn)一步可選地，在90℃下，利用纖維素酯膜進(jìn)行所述透析。

由于氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)的尺寸較小，因此利用透析的方法，能夠有效地去除其他物質(zhì)。因此，利用上述步驟，進(jìn)一步獲得了純化的氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種LED器件。所述LED器件包括陽極、陰極和布置在所述陽極和陰極之間的發(fā)光層，所述發(fā)光層包括由以上所述的方法制備的氧化石墨烯量子點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種顯示裝置。所述顯示裝置包括如以上所述的LED器件。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備氧化石墨烯量子點(diǎn)的方法的流程圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備氧化石墨烯量子點(diǎn)的電化學(xué)工作站的示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備氧化石墨烯的流程圖；

圖4示出了利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)的透射電鏡（TEM）圖像；

圖5示出了利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)的傅里葉變換紅外（FT-IR）光譜；

圖6示出了利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)的吸收光譜；

圖7示出了利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明專利保護(hù)的范圍。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種制備氧化石墨烯量子點(diǎn)的方法。如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括步驟S102：以氧化石墨烯作為工作電極，濃度為0.08~0.12 Mol/L的四丁基高氯酸銨的乙腈溶液（1Mol/L的濃度是指1L乙腈溶液中四丁基高氯酸銨的含量為1Mol）作為電解液，對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描。

在本發(fā)明的上下文中，“氧化石墨烯”指代包含C=O鍵的石墨烯；即使含有少量C=O鍵的石墨烯也是氧化石墨烯。

優(yōu)選地，四丁基高氯酸銨的乙腈溶液的濃度為1Mol/L。

本發(fā)明實(shí)施例利用簡單的化學(xué)工藝，制備了可發(fā)藍(lán)光的氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)，進(jìn)一步，四丁基高氯酸銨的乙腈溶液的濃度為1Mol/L時(shí)，得到的氮碳比（N/C，摩爾比）為4.3 %。利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)具有較窄的發(fā)射譜寬，因此能夠顯著提高量子點(diǎn)LED顯示器件的色域。

可選地，所述循環(huán)伏安法的掃描電壓范圍為-3V至3V，掃描速度的范圍為0.3 V/s~0.6 V/s。進(jìn)一步可選地，所述循環(huán)伏安法的掃描速度為0.5 V/s。

利用-3V至3V的掃描電壓范圍和0.3 V/s~0.6 V/s的掃描速度，能夠穩(wěn)定地獲得氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用其他的掃描電壓范圍和掃描速度的范圍，都難以穩(wěn)定地獲得氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)，掃描電壓過高或過低，掃描速度過快或過慢，都不一定能制備出氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)。

可選地，所述循環(huán)伏安法掃描的循環(huán)次數(shù)至少為300次。

將所述循環(huán)伏安法掃描的循環(huán)次數(shù)設(shè)置為至少300次，確保了氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)的產(chǎn)率。

可選地，如圖2所示，對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描的步驟包括：利用電化學(xué)工作站（electrochemical workstation）201對(duì)所述電解液202進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描。所述電化學(xué)工作站201具有工作電極（working electrode）203、參比電極（reference electrode）204以及相對(duì)電極（counter electrode）205?？蛇x地，利用鉑作為相對(duì)電極，利用銀/氯化銀電極或甘汞電極作為參比電極。

利用電化學(xué)工作站以及上述配置，可消除由于電纜和接觸電阻引起的測量誤差，從而精確地執(zhí)行循環(huán)伏安法。

可選地，如圖1和圖3所示，在對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描之前，所述方法還包括制備氧化石墨烯的步驟S101，包括：將1.5 g的硝酸鈉溶于69 mL 98 %（質(zhì)量比）的濃硫酸中；在0℃下，攪拌15 min使硝酸鈉充分溶解；將3.0 g的石墨加入到上述溶液中，在0℃下攪拌15 min；在不超過20℃的溫度下將9g 高錳酸鉀加入上述混合液，攪拌20 min；在35℃繼續(xù)攪拌1 h；在上述混合液中加入138 mL的去離子水并升溫至98℃，攪拌15 min；加入420 mL的去離子水并加入30 mL 30 %（質(zhì)量比）的過氧化氫的水溶液來還原殘余的氧化劑；過濾所述混合液；利用去離子水將濾餅（即，過濾所獲得的固態(tài)混合物）洗滌至中性，再進(jìn)行超聲和離心處理；將離心后得到的下層粘性固體烘干，獲得氧化石墨烯；

進(jìn)一步地，利用超聲制得0.1~0.5 mg/mL的氧化石墨烯的水分散液，并添加水合肼進(jìn)行部分還原反應(yīng)，獲得氧化石墨烯的水分散液；用聚偏氟乙烯膜過濾所述氧化石墨烯的水分散液，從而獲得氧化石墨烯。

上述步驟中，對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行部分還原反應(yīng)，將氧化石墨烯中的部分氧鍵還原出來，同時(shí)殘留一部分氧鍵在石墨烯中，由于石墨烯是電子在大π層移動(dòng)，氧鍵的存在會(huì)對(duì)電子的移動(dòng)有一定的阻礙，因此通過部分還原，可以提高氧化石墨烯的導(dǎo)電性，同時(shí)由于氧化石墨烯是層與層之間有一定的連接，而還原反應(yīng)可以將這種連接切斷，通過部分還原反應(yīng)可以減少氧化石墨烯的尺寸，便于后續(xù)電解過程中氧化石墨烯的剝離。

利用以上步驟，生產(chǎn)工藝的可控性好，成品率高；并且在制備過程中，避免了引入其他雜質(zhì)離子，能夠獲得高純度的反應(yīng)物。

可選地，在過濾所述混合液時(shí)用5 %（質(zhì)量比）的鹽酸洗滌。

在過濾所述混合液時(shí)用5 %的鹽酸洗滌，能夠有效除去所述混合液中的二氧化錳。

可選地，如圖1所示，在對(duì)所述電解液進(jìn)行循環(huán)伏安法掃描之后，所述方法還包括步驟S103：加熱蒸發(fā)去除乙腈；以及將剩余物溶于水中，利用透析去除四丁基高氯酸銨?？蛇x地，在80℃~95℃下，利用纖維素酯膜進(jìn)行所述透析。進(jìn)一步可選地，在90℃下，利用纖維素酯膜進(jìn)行所述透析。

由于氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)的尺寸較小，因此利用透析的方法，能夠有效地去除其他物質(zhì)。因此，利用上述步驟，進(jìn)一步獲得了純化的氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)。

圖4示出了利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)的透射電鏡（TEM）圖像。在圖4中能夠看出氧化石墨烯量子點(diǎn)的三維尺寸和結(jié)構(gòu)。

圖5示出了利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)的傅里葉變換紅外（FT-IR）光譜。從圖5可以看出石墨在3440 cm^-1的一個(gè)O-H鍵的伸縮振動(dòng)峰、1630 cm^-1的C=C鍵的伸縮振動(dòng)峰；2300 cm^-1、1380 cm^-1的伸縮振動(dòng)峰則表示含氮官能團(tuán)的存在。

在一些實(shí)施例中，還可以利用聚苯胺摻雜氧化石墨烯制作氧化石墨烯。在一些實(shí)施例中，利用磷摻雜氧化石墨烯制作氧化石墨烯，還可以獲得磷摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)。

圖6示出了利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)的吸收光譜。從圖中可見在270nm處出現(xiàn)一個(gè)吸收峰。在利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)中，如圖7所示，受到氮元素的影響，C=O官能團(tuán)中的sp2雜化可以產(chǎn)生與藍(lán)光同樣的能帶。圖7示意性地描繪了由氮原子替換了部分碳原子的氧化石墨烯結(jié)構(gòu)；虛線表示的是相鄰兩層之間的吸引，而非共價(jià)鍵。因此，當(dāng)用波長為365nm的光源照射時(shí)，該氧化石墨烯量子點(diǎn)會(huì)激發(fā)出藍(lán)光。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種LED器件。如圖8所示，LED器件800包括陽極801、陰極802和布置在所述陽極801和陰極802之間的發(fā)光層803，所述發(fā)光層803包括由以上所述的方法制備的氧化石墨烯量子點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，所述LED器件還可以包括布置在所述陽極801和所述發(fā)光層803之間的空穴傳輸層804，以及布置在所述陰極802和所述發(fā)光層803之間的電子傳輸層805。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種顯示裝置。所述顯示裝置包括如以上所述的LED器件。該顯示裝置可以為：手機(jī)、平板電腦、電視機(jī)、顯示器、筆記本電腦、數(shù)碼相框、導(dǎo)航儀等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種制備氧化石墨烯量子點(diǎn)的方法、LED器件和顯示裝置。該方法的制作工藝簡單、效率高、成本低；根據(jù)該方法制作的氧化石墨烯量子點(diǎn)可以用于制備柔性顯示器件，提高顯示器件的性能。本發(fā)明實(shí)施例利用簡單的化學(xué)工藝，制備了可發(fā)藍(lán)光的氮摻雜-氧化石墨烯量子點(diǎn)，利用本發(fā)明實(shí)施例的方法獲得的氧化石墨烯量子點(diǎn)具有較窄的發(fā)射譜寬，因此能夠顯著提高量子點(diǎn)LED顯示器件的色域。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型。