一种Yb制造技术

本发明专利技术涉及一种Yb

A kind of Yb

The present invention relates to a Yb

【技术实现步骤摘要】
一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种发光材料的制备方法及其应用，特别涉及一种可以实现从紫外光到近红外光转换发射材料的Yb3+离子激活的钒硅酸盐材料制备方法及其应用，属于发光材料

技术介绍
能源短缺和环境污染是21世纪人们不得不面对的问题，减少环境的污染就需要开发新型的可再生的清洁能源。太阳能作为一种新型的可再生清洁能源成为了人们竞相研究的热点，如何将光能转换成人们所需要的电能并提高它的转换效率是目前人们研究的重点。光生伏特效应是一种可以将光能转换成电能的一种物理效应。人们通过该原理制备了不同发太阳能电池，如：硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池、有机太阳能电池、聚合物太阳能电池等，其中应用最为成熟的应属硅基半导体太阳能电池，其有效光谱响应频谱范围在400～1100纳米。但太阳光中占很大一部分的紫外及蓝绿等短波长的光很难被充分吸收，因此从提高它的光电转换效率，减少光谱失配成为了人们所研究的重点之一。为了减少光谱失配现象，提高光电转换效率，人们通常对光电材料进行掺杂改性，利用下转换定律，即吸收一个高能的光子，再发射出光谱响应较好的两个或者多个低能光子，从而将波长较短的光转换成硅基材料可以吸收响应的长波长的光，减少载流子的热损失，从而提高光电材料的转换效率。Yb3+离子通常具有简单的能级和较好的近红外光发射，可以与太阳能电池响应光谱相匹配，因此人们通常以Yb3+离子作为敏化剂和其它的三价稀土离子来改善其在紫外可见光区域的吸收，改善光电利用率。目前这些共掺杂的离子主要集中在铽离子Tb3+、铥离子Tm3+、铒离子Er3+、镨离子Pr3+、钕离子Nd3+等三价稀土离子。本专利技术以镱离子Yb3+为激活离子，La11-11xYb11xSiV3O26为基质，可以实现宽带吸收,改善其在紫外至可见光区的吸收,且这种可以实现从紫外光到近红外光转换发射的钒硅酸盐材料未见公开报道。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料及其制备方法和应用，该制备工艺简单，生产成本低。一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料，它的化学通式为La11-11xYb11xSiV3O26，其中x为Yb3+掺杂的摩尔比，0.001≤x≤0.3；所述钒硅酸盐材料在250～400纳米的紫外光激发下，发射出950～1050纳米的近红外光。一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料的制备方法，采用高温固相法，包括如下步骤：(1)按化学式La11-11xYb11xSiV3O26中各元素的化学计量比，其中0.001≤x≤0.3，分别称取含有镧离子La3+的化合物、含有镱离子Yb3+的化合物、含有硅离子Si4+的化合物、含有钒离子V5+的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物；(2)将步骤(1)得到的混合物置于马弗炉中，在空气气氛下预煅烧，预煅烧温度为400～800℃，预煅烧时间为1～16小时；(3)将得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，置于马弗炉中,在空气气氛中煅烧，煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为1～12小时，自然冷却到室温，得到一种在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。步骤(2)的预煅烧温度为420～750℃，预煅烧时间为2～10小时。步骤(3)的煅烧温度为820～1050℃，煅烧时间为2～8小时。所述的含有镧离子La3+的化合物为氧化镧、硝酸镧、碳酸镧中的一种；含有镱离子Yb3+的化合物为氧化镱、硝酸镱和碳酸镱中的一种；所述的含有硅离子Si4+的化合物为二氧化硅和正硅酸乙酯中的一种；所述的钒离子V5+为五氧化二钒和偏钒酸铵中的一种。一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料的制备方法，采用化学合成法，包括如下步骤：(1)按化学式La11-11xYb11xSiV3O26中各元素的化学计量比，其中0.001≤x≤0.3，分别称取含有镧离子La3+的化合物、镱离子Yb3+的化合物、含有钒离子V5+的化合物，将它们分别溶解于稀硝酸溶液中，得到各种透明溶液；按各反应物质量的0.5～2.0wt％分别添加络合剂柠檬酸或草酸，在50～80℃的温度条件下搅拌直至完全溶解；(2)按化学式La11-11xYb11xSiV3O26中各元素的化学计量比，其中0.001≤x≤0.3，称取含有硅离子Si4+的化合物，溶解于乙醇溶液中，按反应物摩尔质量的2-3倍添加冰乙酸进行水解，在50～80℃的温度条件下搅拌直至完全溶解；(3)将步骤(1)和(2)得到的各种溶液缓慢混合，在在50～80℃的温度条件下搅拌1～2小时后，静置，烘干，得到膨松的前驱体；(4)将步骤(3)得到的前驱体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为750～1100℃，煅烧时间为2～10小时，自然冷却到室温，得到一种在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。步骤(4)的煅烧温度为800～1000℃，煅烧时间为3～9小时。所述的含有镧离子La3+的化合物为氧化镧、硝酸镧、碳酸镧中的一种；含有镱离子Yb3+的化合物为氧化镱、硝酸镱和碳酸镱中的一种；所述的含有硅离子Si4+的化合物为二氧化硅和正硅酸乙酯中的一种；所述的钒离子V5+为五氧化二钒和偏钒酸铵中的一种。上述的Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料在硅基太阳能电池的光转换材料的应用。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术提供的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料，制备工艺简单、无任何污染，对环境友好，而且合成的光转换材料性能稳定。2、本专利技术提供的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料，有良好的化学和热稳定性能，且制备过程中无需还原性气氛保护，对于设备的要求不高，生产成本低。3、本专利技术提供的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料，可以被360纳米的紫外光有效激发，发射出910～1050纳米的近红外光，这与硅基太阳能电池的光谱相匹配，是潜在的硅基太阳能电池用稀土光转换材料。附图说明图1是本专利技术实施例1制备样品La7.7Yb3.3SiV3O26的X射线粉末衍射图谱；图2是本专利技术实施例1制备样品La7.7Yb3.3SiV3O26的SEM(扫描电子显微镜)图谱；图3是本专利技术实施例1制备样品La7.7Yb3.3SiV3O26在976纳米波长监测下的激发光谱图；图4是本专利技术实施例1制备样品La7.7Yb3.3SiV3O26在360纳米波长激发下的荧光光谱图；图5是本专利技术实施例5制备样品La10.45Yb0.55SiV3O26的X射线粉末衍射图谱；图6是本专利技术实施例5制备样品La10.45Yb0.55SiV3O26的SEM(扫描电子显微镜)图谱；图7是本专利技术实施例5制备样品La10.45Yb0.55SiV3O26在976纳米波长监测下的激发光谱图；图8是本专利技术实施例5制备样品La10.45Yb0.55SiV3O26在355纳米波长激发下的荧光光谱图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步描述。为了得到本专利技术中所使用的复合氧化物，首先使用固相合成法制备粉末，即把原料按照目标组成化学计量比进行混合，再在常压下于空气气氛中合成。为了能够有效利用光，本专利技术中的光催化剂的尺寸最好在微米级别，甚至是纳米粒子，且比表面积较大。用固相合成法制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Yb

【技术特征摘要】
1.一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料，其特征在于：它的化学通式为La11-11xYb11xSiV3O26，其中x为Yb3+掺杂的摩尔比，0.001≤x≤0.3；所述钒硅酸盐材料在250～400纳米的紫外光激发下，发射出950～1050纳米的近红外光。2.一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料的制备方法，采用高温固相法，其特征在于包括如下步骤：按化学式La11-11xYb11xSiV3O26中各元素的化学计量比，其中0.001≤x≤0.3，分别称取含有镧离子La3+的化合物、含有镱离子Yb3+的化合物、含有硅离子Si4+的化合物、含有钒离子V5+的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物；将步骤（1）得到的混合物置于马弗炉中，在空气气氛下预煅烧，预煅烧温度为400～800℃，预煅烧时间为1～16小时；将得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，置于马弗炉中,在空气气氛中煅烧，煅烧温度为800～1200℃，煅烧时间为1～12小时，自然冷却到室温，得到一种在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。3.根据权利要求2所述的一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）的预煅烧温度为420～750℃，预煅烧时间为2～10小时。4.根据权利要求2所述的一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）的煅烧温度为820～1050℃，煅烧时间为2～8小时。5.根据权利要求2所述的一种Yb3+离子激活的近红外发光钒硅酸盐材料的制备方法，其特征在于：所述的含有镧离子La3+的化合物为氧化镧、硝酸镧、碳酸镧中的一种；含有镱离子Yb3+的化合物为氧化镱、硝酸镱和碳酸镱中的一种；所述的含有硅离子Si4+的化合物为二氧化硅和正硅酸乙酯中的一种；所述的钒离子V5+为五氧化二钒和偏钒酸铵中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔学斌，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32