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一种荧光材料的制备方法 0 0

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申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2018-09-26

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2019-03-08

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2021-09-07

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2038-09-26

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201811123530.X	申请日	2018-09-26
公开/公告号	CN109321242B	公开/公告日	2021-09-07
授权日	2021-09-07	预估到期日	2038-09-26
申请年	2018年	公开/公告年	2021年
缴费截止日
分类号	C09K11/68 、C09K11/02 、C23C16/30 、C23C16/56	主分类号	C09K11/68
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	2	从权数量	4
权利要求数量	6	非专利引证数量	1
引用专利数量	0	被引证专利数量	0
非专利引证	1、CN 107557754 A,2018.01.09CN 107768254 A,2018.03.06CN 104362252 A,2015.02.18CN 106449974 A,2017.02.22Ana Laura Elı´as等.ControlledSynthesis and Transfer of Large-Area WS2Sheets: From Single Layer to Few Layers. 《ACS NANO》.2013,第7卷第5235-5242页.;
引用专利		被引证专利
专利权维持	4	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查、授权

申请人信息

申请人	杭州电子科技大学	第一申请人	杭州电子科技大学
专利权人	杭州电子科技大学	当前专利权人	杭州电子科技大学
发明人	吕燕飞、黄锋、李京周、翁嘉鑫、赵士超	第一发明人	吕燕飞
地址	浙江省杭州市下沙高教园区2号大街	邮编	310018
申请人数量	1	发明人数量	5
申请人所在省	浙江省	申请人所在市	浙江省杭州市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

杭州君度专利代理事务所

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

朱月芬

摘要

本发明涉及一种荧光材料的制备方法。二硫化钨分子层薄膜能够发射红色荧光，但存在发光性能低、稳定性差的问题，影响到二硫化钨单分子层薄膜光电器件的应用，制备荧光高发射性能的二硫化钨单分子层薄膜尤为重要。本方法采用化学气相沉积法生长了二硫化钨单分子层薄膜，在二硫化钨单分子层薄膜表面制备具有驻极体性能的薄膜材料，后经过电晕放电电荷注入获得了发光性能增强的荧光材料。该方法制备的荧光发光材料具有发光性能好、性能稳定的优点。

摘要附图

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2021-09-07	授权
2	2021-08-31	著录事项变更	发明人由吕燕飞　黄锋　翁嘉鑫　赵士超　变更为吕燕飞　黄锋　李京周　翁嘉鑫　赵士超
3	2019-03-08	实质审查的生效	IPC(主分类): C09K 11/68 专利申请号: 201811123530.X 申请日: 2018.09.26
4	2019-02-12	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种荧光材料的制备方法，其特征在于，该方法具体步骤是：
步骤(1).取WS2源0.1～5 g放入石英舟中，之后将装有WS2源的石英舟放入电炉中的石英管内；石英舟放置在石英管的中间位置；
步骤(2).将基底用去离子水清洗后氮气吹干，放入石英管中，位置在载气流向下游方向距石英舟20～25 cm处；
步骤(3).开启机械泵抽真空，同时向石英管中输入载气氩氢混合气，其中H2的体积占
5%，载气流量为300 sccm，抽气2～4 min后，关闭机械泵停止抽真空，并同时关闭载气气流停止输入载气；
步骤(4).将石英管升温至700～1200℃，升温速率为20～30℃/min；温度升至700～
1200℃后保温，保温时间为2～180 min；
步骤(5).石英管停止加热，将石英管冷却到常温，冷却速率为20～100℃/min，然后取出基底，在基底上获得WS2二维薄膜；
步骤(6).在表面生长有硫化钨的基底表面旋涂PMMA溶液，PMMA溶液在空气中干燥5～
30分钟形成PMMA薄膜涂覆在硫化钨表面，获得PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜材料；
步骤（7）：将PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜置于电晕放电极化装置中注入电荷，其中将PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜置于下电极表面，有PMMA薄膜的面面相上电极，上电极采用针型电极，下电极采用平板电极，上下电极间距1.8 cm，两电极间电压调至3千伏‑30千伏；电压保持时间为3min‑15min。

2.根据权利要求1所述的一种荧光材料的制备方法，其特征在于：上述步骤（1）所述WS2源为WS2固体粉末、氧化钨与硫的混合物或金属钨和硫磺的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种荧光材料的制备方法，其特征在于：上述步骤（2）所述基底为表面生长有氧化层的硅片(SiO2/Si)、石英玻璃、氮化镓或蓝宝石；硅片的材料为Si。

4.根据权利要求1所述的一种荧光材料的制备方法，其特征在于：上述步骤（6）所述的PMMA替换为驻极体性能的有机高分子薄膜材料或具有驻极体性能的无机材料。

5.根据权利要求1所述的一种荧光材料的制备方法，其特征在于：上述步骤（7）所述的电晕放电极化法替换为热极化、界面夹层极化、软X光极化、介质插入极化辐射极化。

6.根据权利要求1所述的一种荧光材料的制备方法，其特征在于：所述的基底尺寸为
2.5～3.5 cm×1.5～2.0 cm。

说明书

技术领域

[0001] 本发明属于材料技术领域，具体涉及一种红色荧光材料的制备方法。

背景技术

[0002] 二硫化钨(WS2)单分子层厚度的薄膜是直接带隙半导体材料，它的荧光量子产率在二维过渡金属硫族化合物中是较高的，因此在外场激发下它的红光发射较强。通过适当的方法，可以进一步提高二硫化钨单分子层薄膜材料的发光性能，使其更具有实际应用价值。荧光增强后的二硫化钨单分子层薄膜有利于制备高性能的低维度、纳米光学器件。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种荧光材料的制备方法。

[0004] 本发明以二硫化钨单分子层薄膜为基底，在其表面沉积介电薄膜材料，然后通过在介电薄膜中注入电荷，获得高荧光量子产率的荧光材料，荧光为红色荧光，荧光发射波长位于620纳米附近。

[0005] 本发明一种荧光材料的制备方法的具体步骤是：

[0006] 一、WS2二维薄膜的制备。

[0007] 步骤(1).取WS2源0.1～5g放入石英舟中，之后将装有WS2源的石英舟放入电炉中的石英管(直径1英寸)内。石英舟放置在石英管的中间位置。

[0008] 步骤(2).将基底(尺寸为2.5～3.5cm×1.5～2.0cm)，用去离子水清洗后氮气吹干，放入石英管中，位置在载气流向下游方向距石英舟20～25cm处；

[0009] 步骤(3).开启机械泵抽真空，同时向石英管中输入载气氩氢混合气(5％H2)，载气流量为300sccm，抽气2～4min后，关闭机械泵停止抽真空，并同时关闭载气气流停止输入载气；

[0010] 步骤(4).将石英管升温至700～1200℃，升温速率为20～30℃/min。温度升至700～1200℃后保温，保温时间为2～180min；

[0011] 步骤(5).石英管停止加热，将石英管冷却到常温，冷却速率为20～100℃/min，然后取出基底，在基底上获得WS2二维薄膜。

[0012] 上述步骤(1)所述WS2源为WS2固体粉末或氧化钨与硫的混合物或者为金属钨和硫磺的混合物。

[0013] 上述步骤(2)所述基底为表面生长有氧化层的硅片(SiO2/Si)、石英玻璃、氮化镓或蓝宝石。

[0014] 二、介电薄膜涂层的制备。

[0015] 生长于基底表面的硫化钨单分子层薄膜表面通过适当方法在其表面沉积一层介电薄膜，获得介电薄膜/硫化钨单分子层复合薄膜材料。本发明在上述生长的硫化钨单分子层薄膜表面旋涂溶解有有机高分子材料的有机溶液，有机溶液在空气中干燥5～30分钟形成有机薄膜附着于硫化钨表面，获得有机高分子层/硫化钨二维复合薄膜材料。

[0016] 本发明中的介电薄膜可以是无机薄膜如二氧化硅，也可以是有机高分子介电薄膜如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，及其它驻极体材料，如聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等。

[0017] 以PMMA为例，具体步骤如下：

[0018] 步骤(6).在表面生长有硫化钨的基底表面旋涂PMMA溶液，PMMA溶液在空气中干燥5～30分钟形成PMMA薄膜涂覆在硫化钨表面，获得PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜材料。

[0019] 三、电荷注入

[0020] 将上述介电薄膜/硫化钨单分子层复合薄膜通过电晕放电极化法在介电薄膜中注入电荷。电晕放电装置中，上电极采用针型电极，下电极采用平板电极，上下电极间距1.8cm，两电极间电压为3千伏‑30千伏。注入时间3min‑15min。介电层经过电荷注入后获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

[0021] 具体步骤如下：

[0022] 步骤(7)：将PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜置于下电极表面，有PMMA薄膜的面面相上电极。两电极间电压调至3千伏‑30千伏。电压保持时间为3min‑15min。

[0023] 步骤(7)所述的电晕放电极化法也可为热极化、界面夹层极化、软X光极化、介质插入极化或辐射极化。

[0024] 本发明的有益效果：本发明通过化学气相沉积法在基底表面首先生长硫化钨单分子层厚薄膜，以备后续材料的制备与处理。与机械剥离法等其他方法相比，化学气相沉积法制备的硫化钨与基底之间直接结合更紧密，这有利于荧光材料的制备与处理。硫化钨单分子层厚薄膜是荧光材料发射荧光的核心部分，荧光是从硫化钨单分子层厚薄膜中发射出来。但是硫化钼分子层薄膜在使用过程中，会受到周围环境的影响，其发光性能和化学稳定性都会降低。在为了进一步提升硫化钨荧光发射性能，通过下述方法进一步处理。本发明通过旋涂法在硫化钨表面制备高分子层薄膜，高分子层薄膜具有在可见光范围内透光性高的特点，同时高分子层薄膜具有隔离水气、空气的性能。本发明采用电晕放电极化法在介电层中注入电荷。这种电荷注入法方法简单，易于操作。注入的电荷影响到硫化钨中带电激子的形成与发射，是提高硫化钨单分子层薄膜材料荧光发射强度的机制。

实施方案

[0025] 实施例一：一种荧光材料的制备方法，该方法具体步骤是：

[0026] 步骤(1).取WS2固体粉末3g放入石英舟中，之后将装有WS2源的石英舟放入电炉中的石英管内。石英舟放置在石英管的中间位置。

[0027] 步骤(2).将蓝宝石用去离子水清洗后氮气吹干，放入石英管中，位置在载气流向下游方向距石英舟20cm处；

[0028] 步骤(3).开启机械泵抽真空，同时向石英管中输入载气氩氢混合气，其中H2的体积占5％，载气流量为300sccm，抽气4min后，关闭机械泵停止抽真空，并同时关闭载气气流停止输入载气；

[0029] 步骤(4).将石英管升温至700℃，升温速率为20℃/min。温度升至700℃后保温，保温时间为2min；

[0030] 步骤(5).石英管停止加热，将石英管冷却到常温，冷却速率为100℃/min，然后取出基底，在基底上获得WS2二维薄膜。

[0031] 步骤(6).在表面生长有硫化钨的基底表面旋涂PMMA溶液，PMMA溶液在空气中干燥5分钟形成PMMA薄膜涂覆在硫化钨表面，获得PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜材料。

[0032] 步骤(7)：将PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜置于电晕放电极化装置中注入电荷，其中将PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜置于下电极表面，有PMMA薄膜的面面相上电极，上电极采用针型电极，下电极采用平板电极，上下电极间距1.8cm，两电极间电压调至3千伏。电压保持时间为3min；获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

[0033] 实施例二：一种荧光材料的制备方法，该方法具体步骤是：

[0034] 步骤(1).取氧化钨与硫的混合物0.1g放入石英舟中，之后将装有WS2源的石英舟放入电炉中的石英管内。石英舟放置在石英管的中间位置。

[0035] 步骤(2).将氮化镓用去离子水清洗后氮气吹干，放入石英管中，位置在载气流向下游方向距石英舟25cm处；

[0036] 步骤(3).开启机械泵抽真空，同时向石英管中输入载气氩氢混合气，其中H2的体积占5％，载气流量为300sccm，抽气4min后，关闭机械泵停止抽真空，并同时关闭载气气流停止输入载气；

[0037] 步骤(4).将石英管升温至1200℃，升温速率为25℃/min。温度升至1200℃后保温，保温时间为30min；

[0038] 步骤(5).石英管停止加热，将石英管冷却到常温，冷却速率为30℃/min，然后取出基底，在基底上获得WS2二维薄膜。

[0039] 步骤(6).在表面生长有硫化钨的基底表面旋涂聚四氟乙烯溶液，聚四氟乙烯溶液在空气中干燥10分钟形成聚四氟乙烯薄膜涂覆在硫化钨表面，获得聚四氟乙烯/硫化钨单分子层复合薄膜材料。

[0040] 步骤(7)：将聚四氟乙烯/硫化钨单分子层复合薄膜置于电晕放电极化装置中注入电荷，其中将聚四氟乙烯/硫化钨单分子层复合薄膜置于下电极表面，有聚四氟乙烯薄膜的面面相上电极，上电极采用针型电极，下电极采用平板电极，上下电极间距1.8cm，两电极间电压调至10千伏。电压保持时间为10min；获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

[0041] 实施例三：

[0042] 一种荧光材料的制备方法，该方法具体步骤是：

[0043] 步骤(1).取金属钨和硫磺的混合物2g放入石英舟中，之后将装有WS2源的石英舟放入电炉中的石英管内。石英舟放置在石英管的中间位置。

[0044] 步骤(2).将石英玻璃用去离子水清洗后氮气吹干，放入石英管中，位置在载气流向下游方向距石英舟23cm处；

[0045] 步骤(3).开启机械泵抽真空，同时向石英管中输入载气氩氢混合气，其中H2的体积占5％，载气流量为300sccm，抽气3min后，关闭机械泵停止抽真空，并同时关闭载气气流停止输入载气；

[0046] 步骤(4).将石英管升温至1000℃，升温速率为30℃/min。温度升至1000℃后保温，保温时间为180min；

[0047] 步骤(5).石英管停止加热，将石英管冷却到常温，冷却速率为50℃/min，然后取出基底，在基底上获得WS2二维薄膜。

[0048] 步骤(6).在表面生长有硫化钨的基底表面旋涂聚偏氟乙烯溶液，聚偏氟乙烯溶液在空气中干燥30分钟形成聚偏氟乙烯薄膜涂覆在硫化钨表面，获得聚偏氟乙烯/硫化钨单分子层复合薄膜材料。

[0049] 步骤(7)：将聚偏氟乙烯/硫化钨单分子层复合薄膜置于电晕放电极化装置中注入电荷，其中将聚偏氟乙烯/硫化钨单分子层复合薄膜置于下电极表面，有聚偏氟乙烯薄膜的面面相上电极，上电极采用针型电极，下电极采用平板电极，上下电极间距1.8cm，两电极间电压调至30千伏。电压保持时间为15min；获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

[0050] 实施例四

[0051] 一种荧光材料的制备方法，该方法具体步骤是：

[0052] 步骤(1).取WS2固体粉末5g放入石英舟中，之后将装有WS2源的石英舟放入电炉中的石英管内。石英舟放置在石英管的中间位置。

[0053] 步骤(2).将表面生长有氧化层的硅片用去离子水清洗后氮气吹干，放入石英管中，位置在载气流向下游方向距石英舟5cm处；

[0054] 步骤(3).开启机械泵抽真空，同时向石英管中输入载气氩氢混合气，其中H2的体积占5％，载气流量为300sccm，抽气2min后，关闭机械泵停止抽真空，并同时关闭载气气流停止输入载气；

[0055] 步骤(4).将石英管升温至800℃，升温速率为25℃/min。温度升至800℃后保温，保温时间为100min；

[0056] 步骤(5).石英管停止加热，将石英管冷却到常温，冷却速率为20℃/min，然后取出基底，在基底上获得WS2二维薄膜。

[0057] 步骤(6).在表面生长有硫化钨的基底表面旋涂PMMA溶液，PMMA溶液在空气中干燥18分钟形成PMMA薄膜涂覆在硫化钨表面，获得PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜材料。

[0058] 步骤(7)：将PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜置于电晕放电极化装置中注入电荷，其中将PMMA/硫化钨单分子层复合薄膜置于下电极表面，有PMMA薄膜的面面相上电极，上电极采用针型电极，下电极采用平板电极，上下电极间距1.8cm，两电极间电压调至16千伏。电压保持时间为9min；获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

[0059] 实施例四：步骤(1)～步骤(6)与实施一完全相同，步骤(7)采用热极化；获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

[0060] 实施例五：步骤(1)～步骤(6)与实施一完全相同，步骤(7)采用界面夹层极化；获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

[0061] 实施例六：步骤(1)～步骤(6)与实施一完全相同，步骤(7)采用软X光极化；获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

[0062] 实施例七：步骤(1)～步骤(6)与实施一完全相同，步骤(7)采用介质插入极化；获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

[0063] 实施例八：步骤(1)～步骤(6)与实施一完全相同，步骤(7)采用辐射极化；获得荧光增强的荧光复合薄膜材料。

1囊皮材料的焊接方法以及囊皮材料 2一种生产保温材料用原材料过滤装置 3一种生产保温材料用原材料过滤装置 4板材上料装置 5一种金属材料加工用金属材料熔炼装置 6装饰材料粉碎混料装置 7一种新型装饰材料加工用原材料筛选装置 8一种材料运输机 9一种材料冲压机 10一种材料搬运车