[发明专利]用于调制太阳光谱的贵金属-稀土纳米复合体系及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于调制太阳光谱的贵金属‑稀土纳米复合体系及其制备方法，所述的纳米复合体系的化学组成为Au NRs‑NaYF4:Er³⁺，该纳米复合体系，有效激发波长为486nm，发射峰位于980nm。当Au NRs长径比为6，Au NRs掺杂浓度为0.225%时，纳米复合体系的量子剪裁发光增强效果最显著，最大增强因子为2.47。本发明首次提供了一种用于调制太阳光谱的贵金属纳米颗粒‑稀土纳米颗粒纳米复合体系，其制备工艺简单，成本较低，效率较高。将该纳米复合体系做成光转换层放置在太阳能电池上，可以将太阳光中太阳能电池低效吸收的可见光转换为可被太阳能电池高效吸收的近红外光谱，有效提高太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及复合纳米材料技术领域，尤其是用于调制太阳光谱的贵金属-稀土纳米复合体系及其制备方法。

背景技术

量子剪裁是指吸收一个高能光子，发射两个或两个以上的低能光子的发光现象。利用量子剪裁材料做成的光转换层放置在太阳能电池上，可以将太阳光中太阳能电池低效吸收的紫外光和部分可见光转换为可被太阳能电池高效吸收的近红外光谱，有效提高太阳能电池的光电转换效率，理论上可将光电转换效率从18%提高到38.6%。然而，传统的量子剪裁材料作为光转换层的发光强度较弱、量子效率较低，难以实用化。

目前还未有用于调制太阳光谱的贵金属纳米颗粒-稀土纳米颗粒复合纳米粉末体系的相关报道。

发明内容

针对现有技术情况，本发明的目的在于提供一种量子效率高且实用的用于调制太阳光谱的贵金属-稀土纳米复合体系及其制备方法。

为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：

用于调制太阳光谱的贵金属-稀土纳米复合体系，所述的纳米复合体系的化学组成为Au NRs- NaYF4:Er³⁺。

所述纳米复合体系中，Au NRs的长径比为6，Au NRs掺杂浓度为0.225%。

所述纳米复合体系中，Au NRs的长度为120nm，宽度为20nm。

所述纳米复合体系的有效激发波长为486nm，发射峰位于980nm。

本发明所述的用于调制太阳光谱的贵金属-稀土纳米复合体系的制备方法，包括如下步骤：

A.制备粉末体系的NaYF₄:Er³⁺纳米颗粒

①按摩尔计量比称量YCl₃·6H₂O、ErCl₃·6H₂O，并加入油酸和1-十八烯，对混合溶液抽真空并加热，当温度达到130-140 ℃时，维持该温度40-50 min，然后降至室温；

②将NaOH和NH₄F完全溶解在甲醇中，将甲醇溶液逐滴加入步骤①的混合溶液中，搅拌得到乳浊混合液，然后向三颈圆底烧瓶中缓慢通入氩气，同时把乳浊混合液加热到62 ℃使甲醇挥发，当乳浊混合液温度达到110-115 ℃时，以15-18 ℃/min的升温速率加热至300 -320℃并维持1 -1.2h；

③待步骤②的乳浊混合液冷却至室温后，将反应后的溶液进行离心，用无水乙醇将离心后获得的颗粒超声清洗，然后离心，重复清洗样品至少3次，得到NaYF₄:Er³⁺纳米颗粒；

④将得到的NaYF₄:Er³⁺纳米颗粒用无水乙醇超声，分散在研钵中，然后干燥；

B.制备Au NRs

(1) 准备生长液：