專利名稱：一種多孔氧化鋅電致發(fā)光材料的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種多孔氧化鋅電致發(fā)光材料，特別是涉及一種基于雙模板劑的孔徑可控的多孔氧化鋅電致發(fā)光材料的制備。技術(shù)背景ZnO是一種直接寬帶隙半導體材料，在室溫下的帶隙能為3. 37eV，有著優(yōu)異的光電特性。1996年報道了 ZnO薄膜室溫下的近紫外光泵浦受激發(fā)射以來，關(guān)于ZnO 受激發(fā)射行為的研究已成為國際前沿課題。相對于光泵浦而言，電泵浦激勵的光電裝置因其結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)光均勻、耗電量小等優(yōu)點而更具實用性，因此實現(xiàn)ZnO各波段的電泵浦受激發(fā)射具有很大研究價值。ZnO發(fā)射光譜主要包括紫外區(qū)域的本征發(fā)射和可見光區(qū)域的缺陷發(fā)射兩部分，而可見光波段的缺陷發(fā)光特性與材料結(jié)構(gòu)及表面狀態(tài)密切相關(guān)。氧化鋅缺陷可通過高能激光在溶液中燒蝕鋅片等一些方法制備，這些方法需要極端物理條件或復雜的化學方法?？量痰膶嶒灄l件限制了發(fā)光材料的批量生產(chǎn)。另外這些方法制備的缺陷很不規(guī)整，限制了發(fā)光機制等一系列研究的深入進行。規(guī)整的多孔氧化鋅由于分級存在的微孔、介孔或大孔結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)出不同的作用，多孔SiO材料的整體性能得到顯著提高。在制備多孔氧化鋅的過程中，我們采用雙模板法，制備了模板劑均勻分布的氧化鋅凝膠，通過高溫煅燒去除有機模板劑，從而制備了多孔結(jié)構(gòu)ZnO材料。通過控制模板劑粒徑得到可控孔徑的氧化鋅多孔材料。本方法制備的多孔氧化鋅電致發(fā)光性能顯著提高。另外，該方法具有工藝簡單，成本低廉，結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電致發(fā)光材料的制備及其發(fā)光性能改進的方法。該材料具有規(guī)整的多孔結(jié)構(gòu)。由于該材料具有特殊的結(jié)構(gòu)特性使得氧化鋅電致發(fā)光性能得到大幅度提高。該材料的制備方法是通過共沉積法將氧化鋅溶膠和雙模板劑P123與聚苯乙烯小球均勻混合，恒溫干燥得到氧化鋅干凝膠。將氧化鋅干凝膠在空氣氣氛下高溫煅燒，除去模板劑P123與聚苯乙烯小球，從而制備了具有規(guī)整孔結(jié)構(gòu)的多孔氧化鋅。通過調(diào)節(jié)模板劑聚苯乙烯小球的粒徑，實現(xiàn)了多孔氧化鋅孔徑的可控制備。由于其獨特的多孔結(jié)構(gòu)，使得該材料在電致發(fā)光性能上較單一介孔模板劑制備的氧化鋅結(jié)構(gòu)有較大的提高。 該材料的制備工藝簡單，成本較低，無毒無害，對設備無特殊的要求。利用雙模板的特殊結(jié)構(gòu)，從分發(fā)揮了多孔材料的特長，產(chǎn)生了較佳的協(xié)同作用，是一種綜合性能優(yōu)良的電致發(fā)光材料


圖1為實施例一制得的粒徑為200nm聚苯乙烯小球掃描電鏡照片圖2為實施例一制得的以200nm聚苯乙烯小球為模板的多孔氧化鋅掃描電鏡照片圖3為實施例一制得的以200nm聚苯乙烯小球為模板的多孔氧化鋅發(fā)光圖譜圖4為實施例二制得的粒徑為600nm聚苯乙烯小球掃描電鏡照片圖5為實施例二制得的以600nm聚苯乙烯小球為模板的多孔氧化鋅掃描電鏡照片圖6為實施例二制得的以600nm聚苯乙烯小球為模板的多孔氧化鋅發(fā)光圖譜圖7為實施例三制得的聚苯乙烯各粒徑分布8為實施例三制得的各粒徑聚苯乙烯小球模板所制備的多孔氧化鋅發(fā)光圖譜
具體實施例方式1.聚苯乙烯模板的制備5. 00 10. OOg苯乙烯單體在90ml水溶液中聚合，引發(fā)劑為0. 03 0. 15g過硫酸鉀，乳化劑為0. 03 1. OOg十二烷基硫酸鈉，適量穩(wěn)定劑聚乙烯吡咯烷酮，即得到粒徑范圍為10 IOOOnm的聚苯乙烯小球。2.氧化鋅溶膠的制備冰浴條件下將超聲分散好的IOOmL氫氧化鋰乙醇液滴加到 150ml溶有P123的醋酸鋅乙醇溶液中，高速攪拌，反應3 4h得到藍色透明的ZnO溶膠。3.氧化鋅凝膠的制備將2. 00 3. OOg離心好的聚苯乙烯小球均勻分散到150 250ml氧化鋅溶膠中，50°C恒溫干燥，得到氧化鋅凝膠。4.氧化鋅凝膠煅燒在空氣氣氛下，以2 10°C升溫速率升溫，在500 700°C煅燒1 池即得到多孔氧化鋅。5.本發(fā)明通過下列實施例和

。實施例一稱取10. OOg苯乙烯單體，0.80g聚乙烯吡咯烷酮，80mL超純水轉(zhuǎn)置與250ml三口燒瓶，以300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，通氮氣使實驗處于氮氣保護氣氛下。水浴加熱到70°C后， 滴加20mL引發(fā)劑KPS(0. 15g), 15min內(nèi)滴完。恒溫反應Mh，制得粒徑為200nm聚苯乙烯小球。高速離心，得到了聚苯乙烯小球沉淀。稱取0. 87gP123，攪拌溶解于150ml無水乙醇，加熱溶液至沸騰后加入3. 29g醋酸鋅。待醋酸鋅完全溶解后立即轉(zhuǎn)入500ml三口燒瓶，冰浴冷卻。在高速攪拌的條件下緩慢滴加IOOmL超聲分散好的氫氧化鋰(0.88g)乙醇液。滴加完畢后，繼續(xù)冰浴反應3 4h，得到藍色透明的ZnO溶膠。采用共沉積法，將離心得到的2. 50g聚苯乙烯小球沉淀均勻分散與250mlZn0溶膠中，50°C干燥得到P123-PS-Zn0干凝膠。將得到的干凝膠在空氣氣氛下煅燒。升溫過程為室溫到200°C以10°C /min的速率升溫，200°C到300°C以1°C /min的速率升溫。升溫到 300°C后恒溫5h，然后以10°C /min的速率升溫到600°C。600°C恒溫煅燒lh，得到了多孔結(jié)構(gòu)的白色氧化鋅。聚苯乙烯掃描電鏡照片見附圖1，多孔氧化鋅掃描電鏡照片見圖2，發(fā)光圖譜見附圖3。實施例二 步驟同實施例一，條件略有變化，如下。稱取10. OOg苯乙烯單體，80mL超純水，0. 15g過硫酸鉀，制得粒徑600nm的聚苯乙烯小球。高速離心得到聚苯乙烯沉淀，將其均勻分散到氧化鋅溶膠中，恒溫干燥，高溫煅燒得到多孔結(jié)構(gòu)的白色氧化鋅。聚苯乙烯掃描電鏡照片見附圖4，多孔氧化鋅掃描電鏡照片見圖5，發(fā)光圖譜見附圖6。實施例三步驟同實施例一，條件略有變化，如下。稱取10. OOg苯乙烯單體，80mL超純水，0. 60g聚乙烯吡咯烷酮，0. 15g過硫酸鉀制得粒徑600nm的聚苯乙烯小球。調(diào)整聚乙烯吡咯烷酮為0. 70g時，制得粒徑400nm的聚苯乙烯小球。稱取0. IOg十二烷基磺酸鈉溶液，90mL超純水轉(zhuǎn)置與250ml三口燒瓶，以200r/min速度攪拌，通氮氣使實驗處于氮氣保護氣氛下。水浴升溫到80°C，加入IOmL過硫酸鉀 (0. 15g)溶液，IOmin后逐滴加入苯乙烯單體Ml (0. 15g)與助乳化劑正丁醇(0. IOg)的混合物。反應Ih后加入第二批苯乙烯單體M2(4.85g)，恒溫反應lh。然后升溫至85°C繼續(xù)反應lh，冰浴冷卻，得到粒徑為30nm的聚苯乙烯小球。通過調(diào)整引發(fā)劑KPS為0. 06g時，得到的粒徑為70nm聚苯乙烯小球。調(diào)整引發(fā)劑KPS為0. 03g時，得到的粒徑為IOOnm聚苯乙烯小球。 高速離心得到聚苯乙烯沉淀，將其均勻分散到氧化鋅溶膠中，恒溫干燥，高溫煅燒得到多孔結(jié)構(gòu)的白色氧化鋅。聚苯乙烯各粒徑分布圖見附圖7，各粒徑聚苯乙烯小球模板所制備的多孔氧化鋅發(fā)光圖譜見附圖8。
權(quán)利要求
1.一種多孔氧化鋅電致發(fā)光材料，所使用的單體是三嵌段聚合物單體、聚苯乙烯單體、 氫氧化物單體；引發(fā)劑是過硫酸類引發(fā)劑；其主要特征是將單體、引發(fā)劑混合生成的模板劑均勻分散到氧化鋅醇相中，通過共沉積法和高溫煅燒去除模板劑制備多孔氧化鋅材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔氧化鋅電致發(fā)光材料，其特征是模板劑聚苯乙烯小球是通過無皂乳液聚合法和分步乳液聚合法來制備，調(diào)節(jié)引發(fā)劑0. 03 0. 15g、穩(wěn)定劑 0. 00 1. 50g、乳化劑0. 03 1. 00g，制備粒徑范圍為10 IOOOnm的聚苯乙烯小球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔氧化鋅電致發(fā)光材料，其特征是通過高速離心得到聚苯乙烯沉淀，將其均勻分散到包含制孔劑P123的氧化鋅溶膠中，40 50°C恒溫干燥得到含制孔劑聚苯乙烯和P123的氧化鋅凝膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔氧化鋅電致發(fā)光材料，其特征是500 700°C恒溫煅燒去除模板劑得到多孔結(jié)構(gòu)的氧化鋅，其電致發(fā)光性能較未使用聚苯乙烯模板劑有數(shù)倍提尚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔氧化鋅電致發(fā)光材料，其特征在于制備包括如下步驟(1)苯乙烯單體、引發(fā)劑、乳化劑、穩(wěn)定劑在70 80°C反應5 24h制的聚苯乙烯；(2)采用劇烈攪拌，冰浴等方法，氫氧化鋰、醋酸鋅在乙醇溶液中反應得到ZnO溶膠；(3)將聚苯乙烯分散到氧化鋅溶膠中，40 50°C恒溫干燥，得到氧化鋅凝膠；(4)在空氣氣氛下，以2 10°C升溫速率升溫，500 700°C煅燒1 池得到多孔氧化鋅。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔氧化鋅電致發(fā)光材料，特別是涉及氧化鋅多孔結(jié)構(gòu)的制備。本發(fā)明采用雙模板高溫煅燒的方法制備了孔徑可控的多孔氧化鋅電致發(fā)光材料。通過改變模板劑聚苯乙烯小球的粒徑實現(xiàn)多孔氧化鋅孔徑可控制備，從而得到多孔氧化鋅電致發(fā)光性能的最佳實驗方案。本發(fā)明使氧化鋅發(fā)光性能有了很大提高，且具有工藝簡單、成本低廉、結(jié)構(gòu)周期調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。
文檔編號C01G9/02GK102311732SQ201010220949
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者安國斐, 羅春榮, 趙曉鵬, 高琳鋒 申請人:西北工業(yè)大學