本發(fā)明涉及一種石墨烯量子點(diǎn)的制備及其在光致發(fā)光二極管中的運(yùn)用，屬于材料及光電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
量子點(diǎn)發(fā)光二極管因其色彩還原高、耗能低、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，有望用于新一代的照明及顯示器件。作為無機(jī)多功能材料中重要的一員，zno納米材料在許多領(lǐng)域都具有重要實(shí)用價(jià)值和基礎(chǔ)科學(xué)研究意義。例如，zno的四配位結(jié)構(gòu)可以用來研宄由極化作用誘導(dǎo)的壓電性質(zhì)，還可以對(duì)zno量子點(diǎn)的電子自旋進(jìn)行研究來揭示半導(dǎo)體量子點(diǎn)在信息處理（量子計(jì)算器）方面的應(yīng)用。同時(shí)，zno納米材料在氣敏元件、染料敏化太陽能電池的電極、熒光材料和薄膜場(chǎng)效應(yīng)二極管等方面具有廣泛的應(yīng)用。不同形貌、形狀的氧化鋅納米材料在發(fā)光器件、生物熒光標(biāo)記、染料太陽能電池、力學(xué)傳感器和納米發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域有極大應(yīng)用。
氧化鋅材料安全、無毒，較高的激子束縛能大大提高了氧化鋅材料的的激發(fā)和發(fā)射性能，降低了室溫下的激發(fā)閾值。但是與體材料相比，量子點(diǎn)尺寸小，具有非常高的比表面積，導(dǎo)致了晶體表面的不飽和鍵和懸鍵數(shù)量增加，一定程度上限制了器件的發(fā)光效率。石墨烯量子點(diǎn)作為發(fā)光二極管中的一種新型材料，不僅具有石墨烯的優(yōu)異性能，還因量子限域和邊效應(yīng)展現(xiàn)出一系列新的特性。同時(shí)，石墨烯量子點(diǎn)還是零帶隙半導(dǎo)體材料，做為修飾用的殼層材料對(duì)于核殼量子點(diǎn)材料的研究有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯量子點(diǎn)的制備方法及其在發(fā)光二極管中的運(yùn)用，該方法制備工藝簡單，可大規(guī)模生產(chǎn)，制備的量子點(diǎn)單分散性好、發(fā)光性能優(yōu)異。
本發(fā)明的技術(shù)方案，一種石墨烯量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于方法步驟如下：
（1）在低溫水浴和攪拌的條件下，取一定量的天然石墨粉，再依次加入硝酸鈉、濃度96%的濃硫酸和高錳酸鉀，石墨粉與上述反應(yīng)物的質(zhì)量比為10:3-1:42-25:1-39:2，反應(yīng)物在低溫條件下加料完成，攪拌3.5h；然后加熱至45℃，反應(yīng)60min，隨后繼續(xù)升溫至100℃反應(yīng)20-30min，加入一定量的去離子水進(jìn)行稀釋，去離子水與石墨粉的質(zhì)量比為60-70:1，最后加入濃度為10%的雙氧水，使反應(yīng)液呈金黃色，雙氧水與石墨粉的質(zhì)量比為10-15:1；將最終產(chǎn)物過濾、洗滌呈中性，65℃烘干，制得氧化石墨塊。
（2）取一定量上述氧化石墨溶于去離子水中，超聲振蕩2h，形成氧化石墨烯水溶液，再加入等量的氨水溶液，在密閉條件下200℃下反應(yīng)12h，得到的棕黃色溶液，用濾紙過濾，即得到石墨烯量子點(diǎn)水溶液取，即溶液1。
（3）將10m乙酸鋅的前驅(qū)體溶液在數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器上室溫?cái)嚢?，然后?.5ml新配制的濃度為0.5m的naoh的無水乙醇溶液快速注入到反應(yīng)溶液中，并開始計(jì)時(shí)。在特定的反應(yīng)時(shí)間后取出一定量的反應(yīng)溶液并立即用冰水浴冷卻，即溶液2。
（4）?。?）中制備的溶液1和（3）中制備的溶液2在120℃下加熱3h,得最終產(chǎn)物，離心洗滌，干燥，即得石墨烯量子點(diǎn)包覆氧化鋅的核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)。
本發(fā)明所述的石墨烯量子點(diǎn)的制備方法在光致發(fā)光二極管中的運(yùn)用，其特征在于：得到量子點(diǎn)重新分散道康寧硅膠oe6550中混合得到光轉(zhuǎn)換材料，并將量子點(diǎn)與硅膠混合材料涂覆在460nm藍(lán)色氮化鎵led芯片上制備光致發(fā)光二極管。
具體實(shí)施方式
一種石墨烯量子點(diǎn)的制備方法，方法如下：
（1）在低溫水浴和攪拌的條件下，取一定量的天然石墨粉，再依次加入硝酸鈉、濃度96%的濃硫酸和高錳酸鉀，石墨粉與上述反應(yīng)物的質(zhì)量比為10:3-1:42-25:1-39:2，反應(yīng)物在低溫條件下加料完成，攪拌3.5h；然后加熱至45℃，反應(yīng)60min，隨后繼續(xù)升溫至100℃反應(yīng)20-30min，加入一定量的去離子水進(jìn)行稀釋，去離子水與石墨粉的質(zhì)量比為60-70:1，最后加入濃度為10%的雙氧水，使反應(yīng)液呈金黃色，雙氧水與石墨粉的質(zhì)量比為10-15:1；將最終產(chǎn)物過濾、洗滌呈中性，65℃烘干，制得氧化石墨塊。將大的石墨烯破碎，再經(jīng)水熱處理增強(qiáng)其光電性能。將石墨烯分散在水相分散液中，配成3.0mg/ml的的石墨烯溶液。取將石墨烯溶液倒入石英燒杯中，用一束半峰寬為10nm波長為1064nm的脈沖激光（倍頻周期釹摻雜釔鋁石榴石激光器，激光頻率為10hz，單個(gè)脈沖能量為35μj）持續(xù)掃射裝有石墨烯的燒杯，激光器會(huì)因其共振而使得產(chǎn)生的激光能量分布不穩(wěn)定，引入一空間頻率濾波器可以消除這種影響，讓其能量呈現(xiàn)高斯分布。用一焦距為400mm的凸透鏡聚焦激光，激光束的輻照度約為20μm。將燒杯放在一個(gè)可移動(dòng)的三維平臺(tái)上，移動(dòng)平臺(tái)使燒杯處于焦距位置，讓激光照射比色皿上的某一個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)獲得10個(gè)入射脈沖后，保持焦距不變的情況下移動(dòng)平臺(tái)使得脈沖激光均勻的掃射到整個(gè)比色皿上。同時(shí)在比色皿中放入一攪拌子不斷攪拌，確保石墨烯在脈沖輻射的整個(gè)過程均勻分散在溶液中，然后將其50℃烘干。
（2）取一定量上述氧化石墨溶于去離子水中，持續(xù)脈沖激光輻射4min后石墨烯溶液由黑色逐漸變成淡黃色，停止輻射，此時(shí)得到不同尺寸的非片狀石墨烯，其中尺寸最小的那一部分即為目標(biāo)粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物移入離心管中，6000rmp離心分離，得上層淡黃色清液。取上清液用去離子水稀釋至60ml，用naoh調(diào)節(jié)ph值為9，將溶液移入100ml反應(yīng)釜中，150℃水熱反應(yīng)12h，得到深黃色溶液，超聲振蕩2h，形成氧化石墨烯水溶液，再加入等量的氨水溶液，在密閉條件下200℃下反應(yīng)12h，得到的棕黃色溶液，用濾紙過濾，即得到石墨烯量子點(diǎn)水溶液取，即溶液1。
（3）將10m乙酸鋅的前驅(qū)體溶液在數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器上室溫?cái)嚢?，然后?.5ml新配制的濃度為0.5m的naoh的無水乙醇溶液快速注入到反應(yīng)溶液中，并開始計(jì)時(shí)。在特定的反應(yīng)時(shí)間后取出一定量的反應(yīng)溶液并立即用冰水浴冷卻，即溶液2。
（4）?。?）中制備的溶液1和（3）中制備的溶液2在120℃下加熱3h,得最終產(chǎn)物，離心洗滌，干燥，即得石墨烯量子點(diǎn)包覆氧化鋅的核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)。
（5）最終將得到的量子點(diǎn)重新分散道康寧硅膠oe6550中混合得到光轉(zhuǎn)換材料，并將量子點(diǎn)與硅膠混合材料涂覆在460nm藍(lán)色氮化鎵led芯片上制備光致發(fā)光二極管；最后，將制備的光致發(fā)光二極管放置在真空爐中100℃下退火30min干燥，再于150℃下加熱固化100min，最終制備得到光致發(fā)光二極管。