荧光增强型上转换纳米荧光体NaYF4:Yb,Er的合成及其在染料太阳能电池中的应用

摘要

近几年，稀土掺杂上转换荧光（UCL）材料NaYF4:Yb,Er被广泛应用在生物标记，分析检测，生物医学成像，太阳能电池光存储、红外量子计数器,新一代照明和三维显示等方面。但是，较低的量子产率限制了其广泛、深入的应用。为了提高NaYF4:Yb,Er的荧光效率，本文从表面钝化，δ-掺杂两方面分别对NaYF4:Yb,Er表面及内部结构进行修饰改造，并分别对其进行TEM，HRTEM，XRD，PL等表征与解释。合成了纳米Ag颗粒，将其与UCNPs结合，采用Spin-coating方法制备了Ag/UCNPs薄膜，然后将纳米Ag增强的上转换薄膜应用于染料敏化太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell，DSSC），使DSSC的光电转换效率得以显著的提高。
　　一、采用高温溶液法，以LnCl3（Ln=Y，Yb，Er）、NH4F以及NaOH为主要原料，稳定合成出结晶度高、分散性良好、均匀掺杂的β-NaYF4:Yb,Er，NaYF4:Yb,Er@NaYF4以及δ-doping NaYF4:Yb,Er纳米荧光体。并通过调整实验参数（反应温度、反应时间等），实现对产物的形貌和尺寸的控制合成，并对产物进行了TEM，HRTEM，XRD，PL等表征与解释。
　　二、首先采用溶剂热法制备了粒径约为40 nm的AgNPs，并对其进行了TEM，HRTEM，XRD，UV-Vis等表征与解释。然后将上述三种UCNPs分别与AgNPs进行一定比例的混合，来研究普通掺杂，表面钝化以及δ-掺杂这三种体系分别与表面等离子体共振（Surface Plasma Resonance，SPR）效应的结合，并通过荧光（PL）图分析对荧光效率的影响，实验发现Ag/δ-doping NaYF4:Yb,Er体系是最佳的，并通过正交法找出了最佳配比。
　　三、制备Ag/UCNPs薄膜并将其应用于DSSC，测试绘制并分析了DSSC的I-V曲线，实验发现引入上转换薄膜后，DSSC的光电转换效率提高了约38％。

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第一章 绪 论

1.1 稀土上转换荧光材料

1.2 本文的选题及主要思路

参考文献

第二章 NaYF4:Yb,Er、NaYF4:Yb,Er@NaYF4以及δ-doping NaYF4:Yb,Er的合成与表征

2.1 试剂与仪器

2.2 稀土上转换纳米荧光体的合成

2.3 结果与讨论

参考文献

第三章 纳米Ag促进的荧光增强效应及其在太阳能电池中的应用

3.1 纳米Ag的制备及表征

3.2 纳米Ag促进的荧光增强效应

3.3 Ag/UCNPs薄膜的制备及其在太阳能电池中的应用

参考文献

第四章 结论与展望

发表论文情况

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