一種四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜的制備方法
【專利摘要】本發明公開了四氟釔鈉碘鉍復合太陽能薄膜（NaYF4:Yb-Er/BiIO）的制備方法。該方法是在導電玻璃襯底的一個側面沉積有一層摻鐿摻銩四氟釔鈉上轉換薄膜（NaYF4:Yb-Er），然后在NaYF4:Yb-Er薄膜自組裝一層碘氧鉍薄膜。制備的復合薄膜均勻致密，是對近紅外光有響應的復合太陽能薄膜。本發明工藝方法簡單、原料易得、成本低，能耗低，無毒，可以在常溫常壓壓操作，有希望進行工業化生產。
【專利說明】一種四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著能源危機的到來，人們對清潔能源，綠色能源的應用研究成為熱點，太陽能是清潔綠色的能源之一，但大部分太陽能電池只吸收所有可見光及紫外光部分，然而由太陽光能量分布知，約52%的紅外光不能用與光催化，因此如果通過上轉換材料將紅外光轉換為可見光用于光催化材料具有很大的研究價值，本發明專利第一次采用電化學沉積法，將上轉換薄膜(NaYF4: Yb-Er)與太陽能電池薄膜結合,實現了近紅外響應。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜(NaYF4:Yb-Er/Bi 10)的制備方法。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:一種四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜的制備方法，是在導電玻璃襯底的一個側面依次沉積NaYF4 = Yb-Er薄膜然后自組裝一層碘氧鉍薄膜，步驟如下:
Cl)將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸銩按照摩爾配比72、4:6?25:1飛溶于水配成混合溶液A，其中硝酸釔的濃度為0.05、.2mol/L，混合溶液總體積為3mf 10ml，向混合溶液中加入2πιΓ?0πι1濃度為0.05?0.35mol/L的EDTA 二鈉水溶液，形成三種金屬的絡合物，然后加入Iml?20ml濃度為0.1?lmol/L的抗壞血酸鈉水溶液，再加入5ml?30ml濃度為0.Γ?.5mol/L的氟化銨水溶液，用氫氧化鈉水溶液調節PH值至5?10，得到電鍍四氟釔鈉上轉換薄膜的電解液待用；
(2)以導電玻璃ITO為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KCl溶液電極為參比電極，在導電玻璃上進行薄膜沉積。將三電極插入步驟I配制的電解液中，在30-80° C下沉積10分鐘?2小時。沉積電壓為0.8 V?1.5 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極)，在ITO上沉積得到四氟釔鈉上轉換薄膜，清洗并干燥；
(3)步驟(2)制備的帶有四氟釔鈉上轉換薄膜氬氣氣氛爐內400°C下退火燒結4小時。
[0005](4)將步驟(3)得到的薄膜浸入濃度為0.000Γ0.001mol/L的硝酸鉍溶液中5?30秒，然后移入去離子水中約10?20秒,然后浸入濃度為0.0002、.002mol/L碘化鈉溶液中5-30秒，再浸入去離子水中10-20秒；
(5)重復若干次步驟4，得到復合太陽能薄膜(NaYF4:Yb-Er/Bi10)。
[0006]本發明具有的有益效果是:本發明通過簡單的電化學沉積方法和離子交換法過程，制得一種新型四氟乾鈉碘氧秘近紅外響應的復合太陽能薄膜(NaYF4 = Yb-Er /Bi 10),該復合薄膜，在980nm激光器下，有光電流響應。本發明工藝方法簡單、原料易得、成本低，能耗低，無毒，便于工業化生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是導電玻璃襯底上復合薄膜結構示意圖:1.碘氧鉍薄膜，2.摻鉺摻鐿四氟釔鈉薄膜，3.導電玻璃襯底；
圖2是實施例1所得產物的XRD譜圖；
圖3為實施例1制備的四氟釔鈉薄膜產物的電鏡照片；
圖4為實施例1制備的NaYF4:Yb-Er/Bi1復合薄膜的電鏡照片；
圖5為實施例1制備的NaYF4:Yb-Er/Bi1復合薄膜的斷面照片；
圖6為實施例1制備的四氟釔鈉薄膜和NaYF4:Yb-Er/Bi1復合薄膜的光譜圖；
圖7實施例1制備的NaYF4:Yb-Er/Bi1復合薄膜在980nm激光器下的光電流響應曲線圖；
圖8本實驗復合薄膜制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0008]如圖1所不,本發明在導電玻璃襯底3的一個側面沉積有一層摻鉺摻鐿四氟乾鈉薄膜上轉換發光薄膜2，再在摻鉺摻鐿四氟釔鈉薄膜上組裝一層碘氧鉍薄膜I。所述的該復合薄膜的化學式為NaYF4 = Yb-Er/Bi 10，該薄膜材料在980nm激光器下，有光電流響應。
[0009]實施例1:
一種四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜的制備方法，步驟如下:
O將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸銩按照摩爾配比72:6:1溶于水配成混合溶液A，其中硝酸釔的濃度為0.05mol/L,混合溶液總體積為3mlml，向混合溶液中加入0.05mol/L的EDTA二鈉水溶液2ml，形成三種金屬的絡合物，然后加入0.lmol/L的抗壞血酸鈉Imlml，再加入0.lmol/L的氟化銨水溶液5mlml，用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調節溶液PH值為5，得到電鍍四氟釔鈉上轉換薄膜的電解液待用；
2)以導電玻璃ITO為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KCl溶液電極為參比電極，在導電玻璃上進行薄膜沉積。將三電極插入步驟I配制的電解液中，在80° C下沉積10分鐘。沉積電壓為1.5 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極)，將得到的薄膜清洗并干燥。
[0010]3)將步驟2得到的帶有鐿摻鉺四氟釔鈉上轉換薄膜的ITO在氬氣氣氛爐內400° C下退火燒結4小時得到上轉換薄膜.4)將步驟(3)得到的薄膜的ITO浸入0.001的硝酸鉍溶液中5秒，然后移入去離子水中約10秒，然后浸入0.002mol/L碘化鈉溶液中5秒，然后再浸入去離子水中10秒，如此循環50次，得到對近紅外光有響應的復合太陽能薄膜(NaYF4:Yb-Er/ΒΠ0)。
[0011]該薄膜的XRD圖譜如圖2所示。其掃描電鏡圖如圖4和圖5所示，結合圖2和圖4、圖5，我們可以確定，最后制備的薄膜中同時含有四氟釔鈉和碘氧鉍。
[0012]從圖6為四氟釔鈉薄膜和NaYF4:Yb_Er/Bi1復合薄膜的光譜圖，從圖中可看出碘氧鉍能夠吸收上轉換在680 nm以前的光。
[0013]從圖7為復合薄膜在980nm激光器激發下的，光電流響應曲線，證明該復合薄膜對近紅外光有響應，可作為新型近紅外響應的復合薄膜電池。
[0014]實施例2 一種四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜的制備方法，是在導電玻璃襯底的一個側面依次沉積NaYF4 = Yb-Er薄膜和碘氧鉍薄膜，步驟如下:
O將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸鉺按照摩爾配比94:25:5溶于水配成混合溶液A，其中硝酸釔的濃度為0.2mol/L,混合溶液總體積為10ml，向混合溶液中加入0.35mol/L的EDTA 二鈉水溶液1ml,形成三種金屬的絡合物,然后加入lmol/L的抗壞血酸鈉20ml,再加入1.5mol/L的氟化銨水溶液30ml，用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調節溶液PH值為10，得到電鍍四氟釔鈉上轉換薄膜的電解液待用；
2)以導電玻璃ITO為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KCl溶液電極為參比電極，在導電玻璃上進行薄膜沉積。將三電極插入步驟I配制的電解液中，在30° C下沉積2小時。沉積電壓為0.8 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極)，將得到的薄膜清洗并干燥。
[0015]3)以步驟2制備的帶有四氟釔鈉上轉換薄膜的ITO在氬氣氣氛爐內400° C下退火燒結4小時。
[0016]4)將步驟(3)得到的上轉換薄膜浸入0.0OOlmol/L的硝酸鉍溶液中30秒，然后移入去離子水中約20秒,然后浸入0.0002mol/L碘化鈉溶液中5_30秒,然后再浸入去離子水中20秒，如此循環80次，得到對近紅外光有響應的復合太陽能薄膜(NaYF4: Yb-Er/ΒΠ0)。
[0017]實施例3
一種四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜的制備方法，步驟如下:
O將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸銩按照摩爾配比86:15:3溶于水配成混合溶液A，其中硝酸釔的濃度為0.lmol/L,混合溶液總體積為8ml，向混合溶液中加入0.2mol/L的EDTA 二鈉水溶液8ml,形成三種金屬的絡合物,然后加入0.5mol/L的抗壞血酸鈉1ml,再加入1.0mol/L的氟化銨水溶液20ml，用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調節溶液PH值為8，得到電鍍四氟釔鈉上轉換薄膜的電解液待用；
2)以導電玻璃ITO為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KCl溶液電極為參比電極，在導電玻璃上進行薄膜沉積。將三電極插入步驟I配制的電解液中，在60° C下沉積I小時。沉積電壓為1.0 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極)，將得到的薄膜清洗并干燥。
[0018]3)將步驟2制備的帶有四氟釔鈉上轉換薄膜的ITO在氬氣氣氛爐內400° C下退火燒結4小時。
[0019]4)將步驟(3)得到的上轉換薄膜浸入0.0005mol/L的硝酸鉍溶液中15秒，然后移入去離子水中約15秒，然后浸入0.0008mol/L碘化鈉溶液中15秒，然后再浸入去離子水中15秒，如此循環60次，得到對近紅外光有響應的復合太陽能薄膜(NaYF4:Yb-Er/ΒΠ0)。
【權利要求】
1.一種四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜的制備方法，其特征在于:該方法是在導電玻璃襯底的一個側面依次沉積NaYF4 = Yb-Er薄膜和碘氧鉍薄膜。
2.根據權利要求1所述的四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜的制備方法，其特征在于，該方法的步驟如下: Cl)將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸鉺按照摩爾配比72、4:6?25:1飛溶于水配成混合溶液A，其中硝酸釔的濃度為0.05、.2mol/L,混合溶液總體積為3mf 10ml，向混合溶液中加入2πιΓ?0πι1濃度為0.05?0.35mol/L的EDTA 二鈉水溶液，形成三種金屬的絡合物，然后加入Iml?20ml濃度為0.1?lmol/L的抗壞血酸鈉水溶液，再加入5ml?30ml濃度為0.Γ?.5mol/L的氟化銨水溶液，用氫氧化鈉水溶液調節PH值至5?10，得到電鍍四氟釔鈉上轉換薄膜的電解液待用； (2)以導電玻璃ITO為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KCl溶液電極為參比電極，在導電玻璃上進行薄膜沉積；將三電極插入步驟(I)配制的電解液中，在30-80° C下沉積10分鐘小時；沉積電壓為0.8 V^l.5 V，在ITO上沉積得到四氟釔鈉上轉換薄膜，清洗并干燥； (3)將步驟(2)沉積后的ITO在氬氣氣氛爐內400°C下退火燒結4小時； (4)將步驟(3)燒結后的薄膜浸入濃度為0.000Γ0.001mol/L的硝酸鉍溶液中5?30秒，然后移入去離子水中1(Γ20秒，然后浸入濃度為0.0002、.002mol/L碘化鈉溶液中5_30秒，再浸入去離子水中10-20秒； (5)重復步驟4若干次，得到四氟釔鈉碘氧鉍復合太陽能薄膜。
【文檔編號】C25D5/50GK104393099SQ201410527001
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月9日 優先權日:2014年10月9日
【發明者】鄭書紅, 賈紅, 邱建榮, 劉小峰 申請人:浙江大學