CN104789220A - 一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料及其制备方法和应用，该材料的化学式为La_7-7xYb_7xMo₇O₃₀，其中：x为Yb³⁺掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x≤0.4，且在250纳米～400纳米的紫外光有效激发下，可以发射900纳米～1100纳米的近红外光；能通过高温固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀法制得，具有紫外至可见光区的宽谱带激发、强近红外发射等优点，可以有效解决太阳光与太阳能电池之间的光谱失配问题，从而提高电池的光电转化效率和性能稳定性，不仅可以作为硅基太阳能电池用光转换材料，还可用于食品、医药、石油化工等诸多行业产品的分析测定领域。

Description

一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种发光材料，尤其涉及一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料及其制备方法和应用，属于发光物理学中的发光材料领域。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，纵观人类社会发展的历史，能源的改进和更替促进了人类文明的重大进步，极大地推进了世界经济和人类社会的发展，而能源短缺愈来愈制约着未来社会的可持续发展，环境污染产生了负面的影响。因此各国政府对能源问题和环境问题日益重视，发展可再生能源技术刻不容缓。在各种可再生能源（风能、水能、太阳能等）中，太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源，提供给地球的能量大约相当于人类目前每年消耗能量的一万倍，具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性和充足性，以及免维护性等优点。光伏能源被认为是21世纪最重要的新能源，太阳能光伏发电产业是完全可持续发展的，已经逐渐进入人类能源结构，备受各国青睐，将成为未来基础能源的重要组成部分。

目前，进入实用领域的太阳能电池主要是以硅基电池为主，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管将太阳的光能变成电能，产生电流，其光电转换效率理论最大值仅为29%（Shockley-Queisser极限效率），实际转换效率约15%，且生产工艺较复杂、生产成本高。硅太阳能电池对入射光的有效响应频谱范围为400～1100纳米，仅能量大于硅太阳能电池能隙（Eg>1.12eV，λ<1100纳米）的太阳光才能被吸收（载流子热能化也将降低硅太阳能电池的效率），而能量小于硅太阳能电池能隙的太阳光（λ>1100纳米）则不能被吸收利用，这种光谱失配现象导致太阳光能量的极大损失，因此开发可以调整太阳能光谱的发光材料，使硅太阳能电池更合理地利用太阳光，提高晶硅太阳能电池的光电转换效率是一个重要问题。

采用下转换材料，吸收电池光谱响应较差的一个短波长光子（300～500纳米），再发射出光谱响应性好的两个或多个红外光子（～1000纳米），这一过程将太阳光中的短波长的光通过量子剪裁变为长波长的光，减少了载流子热能化损耗，消除光谱失配现象，提高太阳光的利用率。因此，可以开发新型下转换发光材料用于提高太阳能电池的光电转化效率。

由于Yb³⁺离子的红外发射位于1000纳米处，与单晶硅的禁带宽度非常匹配，因此常被用作下转换材料的掺杂离子来提高太阳能的利用率。公开号为CN102618285A专利披露了Yb³⁺离子掺杂的下转换近红外发光材料，化学组成为La_1-x-y Nd _x Yb _y OX(X＝F，Cl，Br)，其中0.001≤x≤0.35，0≤y≤0.35，可以使电池最大程度地利用太阳光，提高太阳能电池的光电转化效率。而本发明制备得到的Yb³⁺掺杂钼酸盐La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀（0.0001≤x≤0.4）发光材料，研究表明其也可以实现紫外光转换发射近红外光，用于提高电池的光电转化效率，用作硅基太阳能电池光转换材料，目前为止该材料的制备方法及应用均未见报道。

发明内容

针对上述现存的技术问题，本发明提供一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料及其制备方法和应用。可以实现紫外光转换发射近红外光的硅基太阳能电池用光转换材料，该制备工艺简单，生产成本低。

为实现上述目的，本发明提供一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料，化学式为La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀，其中：x为Yb³⁺掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x≤0.4；并且，在250纳米～400纳米的紫外光有效激发下，可以发射900纳米～1100纳米的近红外光。

本发明同时提供了一种上述可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，即采用高温固相法，包括如下具体步骤：

（1）按化学式La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，其中0.0001≤x≤0.4，分别称取含有镧离子La³⁺的化合物、含有镱离子Yb³⁺的化合物、含有钼离子Mo⁶⁺的化合物，研磨并混合均匀；

（2）将步骤（1）所得物在空气气氛下预煅烧1～2次，煅烧温度为200～600℃，煅烧时间为2～15小时；

（3）将步骤（2）所得物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为600～950℃，煅烧时间为2～15小时；

（4）将步骤（3）所得物自然冷却到室温，最终得到可以实现紫外光转换发射近红外光的材料。

进一步，所述的含有镧离子La³⁺的化合物为氧化镧、氢氧化镧、碳酸镧、硝酸镧中的一种；所述含有镱离子Yb³⁺的化合物为含有镱离子Yb³⁺的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种；所述的含有钼离子Mo⁶⁺的化合物为氧化钼和钼酸铵中的一种。

优选的，步骤（2）的预煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为3～12小时；步骤（3）的煅烧温度为600～900℃，煅烧时间为3～13小时。

本发明又提供了一种上述可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，即采用溶胶-凝胶法，包括如下具体步骤：

（A）按化学式La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，其中0.0001≤x≤0.4，分别称取含有镧离子La³⁺的化合物、含有镱离子Yb³⁺的化合物、含有钼离子Mo⁶⁺的化合物，并分别溶解于去离子水或稀硝酸溶液中，得到透明溶液；再按各原料金属阳离子摩尔量的0.5～2.0倍分别添加络合剂柠檬酸或草酸，并分别在50～100℃的温度条件下搅拌，得到各原料的混合液；

（B）将步骤（A）得到的各原料的混合液缓慢混合，继续搅拌1～2小时后，静置，烘干，得到蓬松的前驱体；

（C）将步骤（B）得到的前躯体粉末置于坩埚中，在马弗炉中，空气气氛下煅烧2～3次，煅烧温度为200～800℃，煅烧时间2～15小时，自然冷却到室温，最终得到可以实现紫外光转换发射近红外光的材料。

进一步，所述的含有镧离子La³⁺的化合物为氧化镧、氢氧化镧、碳酸镧、硝酸镧中的一种；所述含有镱离子Yb³⁺的化合物为含有镱离子Yb³⁺的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种；所述的含有钼离子Mo⁶⁺的化合物为氧化钼和钼酸铵中的一种。

优选的，步骤（C）的煅烧温度为300～750℃，煅烧时间为3～12小时。

本发明再提供了一种上述可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，即采用共沉淀法，包括如下具体步骤：

（Ⅰ）按照化学式La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，其中0.0001≤x≤0.4，分别称取含有镧离子La³⁺的化合物、含有镱离子Yb³⁺的化合物、含有钼离子Mo⁶⁺的化合物为原料，并分别溶解于去离子水或稀硝酸中，得到各原料的混合液；

（Ⅱ）将步骤（Ⅰ）所得的各原料的混合液水浴锅加热至50～80℃恒温搅拌，然后将各种原料的溶液混合在一起，在搅拌条件下缓慢滴加氨水，调节PH值在6～9之间，静置得到沉淀物；

（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的沉淀物洗涤数次，过滤分离后置于瓷坩埚中，在温度为50～100℃的条件下进行烘干；

（Ⅳ）将步骤（Ⅲ）所得物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为200～800℃，煅烧时间为2～15小时，重复本步骤两到三次，自然冷却后，研磨并混合均匀，最终得到可以实现紫外光转换发射近红外光的材料。

进一步，所述的含有镧离子La³⁺的化合物为氧化镧、氢氧化镧、碳酸镧、硝酸镧中的一种；所述含有镱离子Yb³⁺的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种；所述的含有钼离子Mo⁶⁺的化合物为氧化钼和钼酸铵中的一种。

优选的，步骤（Ⅳ）的煅烧温度为300～750℃，煅烧时间为3～12小时。

此外，本材料能被250纳米～400纳米的紫外光有效激发，可以发射900纳米～1100纳米的近红外光，具有很强的吸收，可有效提高硅基太阳能电池的光电转换效率，，同时能减弱太阳能电池的热效应，能够作为硅基太阳能电池的光转换材料应用。

并且，本材料的制备方法还具有如下的优点：1、由于本材料是在空气气氛下煅烧制得，无需提供还原性气氛，烧成温度较低，制备工艺简单，易于操作。2、制备原料来源丰富，价格低廉，产品易收集，能源消耗低，对环境友好，而且合成的光转换材料性能稳定。

附图说明

图1是本发明实施例1制备样品La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀的X射线粉末衍射图谱；

图2是本发明实施例1制备样品La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀的SEM图；

图3是本发明实施例1制备样品La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀在355纳米波长激发下的荧光光谱图；

图4是本发明实施例1制备样品La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀的在975纳米波长监控下的激发光谱图；

图5是本发明实施例4制备样品La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀的X射线粉末衍射图谱；

图6是本发明实施例4制备样品La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀的SEM图；

图7是本发明实施例4制备样品La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀在310纳米波长激发下的荧光光谱图；

图8是本发明实施例4制备样品La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀的在975纳米波长监控下的激发光谱图；

图9是本发明实施例7制备样品La_4.2Yb_2.8Mo₇O₃₀的X射线粉末衍射图谱；

图10是本发明实施例7制备样品La_4.2Yb_2.8Mo₇O₃₀的SEM图；

图11是本发明实施例7制备样品La_4.2Yb_2.8Mo₇O₃₀在355纳米波长激发下的荧光光谱图；

图12是本发明实施例7制备样品La_4.2Yb_2.8Mo₇O₃₀的在975纳米波长监控下的激发光谱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明可以实现紫外光转换发射近红外光的材料，化学式为La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀，其中：x为Yb³⁺掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x≤0.4；能通过高温固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀法制得。

实施例1：采用高温固相法制备La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀，即把作为原料的各种氧化物或碳酸盐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。

首先，根据化学式La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，分别称取氧化镧La₂O₃：2.28克，氧化镱Yb₂O₃：0.00028克，氧化钼MoO₃：2.02克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第一次煅烧，温度为300℃，煅烧时间是3小时，冷至室温，取出样品。然后，将前步样品再次充分研磨混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为500℃，煅烧时间是4小时，冷却至室温，取出样品。最后，将前步样品充分研磨后放在马弗炉中空气中煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧时间是3小时，冷却至室温，取出后再充分研磨，即得到La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀。

见图1，实施例1制得的 La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀样品的X射线粉末衍射图谱，XRD测试结果显示：La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀为单相材料，没有任何其它的杂质物相存在。

见图2，实施例1制得的 La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀样品的SEM图，可知：该材料结晶性能良好，粒径分布均匀，平均粒径在2微米左右。

见图3，实施例1制得的La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀样品分别在355纳米波长激发下的发射光谱图，由图可知：发射光谱出现900纳米～1100纳米波段的近红外发光，所得材料La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀可以有效的将紫外光转换为近红外发光。

见图4，实施例1制得的La_6.9993Yb_0.0007Mo₇O₃₀样品在975纳米波长监控下的激发光谱，可知该材料可作为硅基太阳能电池的光转换材料应用。

实施例2：同样是采用高温固相法制备可以实现紫外光转换发射近红外光的材料La_6.93Yb_0.07Mo₇O₃₀。

首先，根据化学式La_6.93Yb_0.07Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，分别称取碳酸镧La₂(CO₃)₃·8H₂O：3.18克，氧化镱Yb₂O₃：0.028克，氧化钼MoO₃：2.02克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第一次煅烧，温度为350℃，煅烧时间是5小时，然后冷至室温，取出样品。将上述样品再次充分研磨混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧时间是12小时，冷却至室温，取出样品。最后将前步样品充分研磨后放在马弗炉中空气中煅烧，煅烧温度为900℃，煅烧时间是13小时，冷却至室温，取出后再充分研磨，即得到La_6.93Yb_0.07Mo₇O₃₀。

经观测，该La_6.93Yb_0.07Mo₇O₃₀的主要的结构形貌性能、发光性能与实施例1相似。

实施例3：采用高温固相法制备La_6.65Yb_0.35Mo₇O₃₀。

首先，根据化学式La_6.65Yb_0.35Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，分别称取氢氧化镧La(OH)₃：2.57克，氧化镱Yb₂O₃：0.14克，氧化钼MoO₃：2.02克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第一次煅烧，温度为400℃，煅烧时间是6小时，然后冷至室温，取出样品。再次充分研磨混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为550℃，煅烧时间是10小时，冷却至室温，取出样品。最后将其充分研磨后放在马弗炉中空气中煅烧，煅烧温度为850℃，煅烧时间是12小时，冷却至室温，取出后充分研磨即得到La_6.65Yb_0.35Mo₇O₃₀。

经观测，La_6.65Yb_0.35Mo₇O₃₀是一种可以实现紫外光转换发射近红外光的光转换材料，其主要的结构形貌性能、发光性能与实施例1相似。

实施例4：采用溶胶-凝胶法制备La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀。

首先，根据化学式La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，分别称取氢氧化镧La(OH)₃：2.44克，氧化镱Yb₂O₃：0.28克，钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O：2.75克。然后，将称取的氢氧化镧、氧化镱、钼酸铵分别溶解于适量的稀硝酸溶液中，待溶解完全后，这三种所得的含镧离子La³⁺、含镱离子Yb³⁺、含钼离子Mo⁶⁺的溶液中再加入各金属阳离子摩尔量的0.5倍的络合剂柠檬酸，在50℃的温度条件下搅拌，搅拌2小时，得到各原料的混合液。接着，将上述各溶液缓慢混合且不断的搅拌1小时，静置，烘干，得到蓬松的前躯体；将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为300℃，煅烧时间为3小时，冷却至室温，继而在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第二次煅烧，温度为500℃，煅烧时间是6小时，然后冷至室温，取出样品。将前述样品再次充分研磨混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为750℃，煅烧时间是12小时，冷却至室温，取出样品。最后将前述样品充分研磨即得到La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀。

见图5，实施例4制备的La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀样品的X射线粉末衍射图谱，XRD测试结果显示：采用高温固相法制得的La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀为单相材料，没有任何其它的杂质物相存在。

见图6，实施例4制备的La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀样品的SEM图，该材料结晶性能良好，粒径分布均匀，平均粒径在1微米左右。

见图7，实施例4制备的La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀样品在310纳米波长激发下的发射光谱图，可知：发射光谱出现900纳米~1100纳米波段的近红外发光，La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀可以有效的将紫外光转换为近红外发光。

见图8，实施例4制备的La_6.3Yb_0.7Mo₇O₃₀样品在975纳米波长监控下的激发光谱，证实了本材料可以作为硅基太阳能电池用光转换材料应用。

实施例5：采用溶胶-凝胶法制备La_5.6Yb_1.4Mo₇O₃₀。

首先，根据化学式La_5.6Yb_1.4Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，分别称取硝酸镧La(NO)₃·6H₂O：2.43克，氧化镱Yb₂O₃：0.28克，钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O：1.38克，将称取的氧化镱、钼酸铵分别溶解于适量的稀硝酸溶液中，并将称取的硝酸镧溶解于适量的去离子水中，待溶解完全后，这三种所得的含镧离子La³⁺、含镱离子Yb³⁺、含钼离子Mo⁶⁺的溶液中再加入各金属阳离子摩尔量的1.5倍的络合剂柠檬酸，在80℃的温度条件下搅拌，搅拌2小时，得到各原料的混合液。然后，将上述各溶液缓慢混合且不断的搅拌1.5小时，静置，烘干，得到蓬松的前躯体；将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为350℃，煅烧时间为5小时，冷却至室温；在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第二次煅烧，温度为600℃，煅烧时间是8小时，然后冷至室温，取出样品。最后，将前述样品再次充分研磨混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间是10小时，冷却至室温，取出样品并充分研磨，即得到一种La_5.6Yb_1.4Mo₇O₃₀，其主要的结构形貌性能、发光性能与实施例4相似，可以实现紫外光转换发射近红外光。

实施例6：采用溶胶-凝胶法制备La_5.25Yb_1.75Mo₇O₃₀。

首先，根据化学式La_5.25Yb_1.75Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，分别称取硝酸镧La(NO)₃·6H₂O：2.28克，氧化镱Yb₂O₃：0.35克，氧化钼MoO₃：1.01克。接着，将称取的氧化镱、氧化钼分别溶解于适量的稀硝酸溶液中，并将称取的硝酸镧溶解于适量的去离子水中，待溶解完全后，这三种所得的含镧离子La³⁺、含镱离子Yb³⁺、含钼离子Mo⁶⁺的溶液中再加入各金属阳离子摩尔量的2倍的络合剂柠檬酸，在100℃的温度条件下搅拌，搅拌2小时，得到各原料的混合液。然后，将上述各溶液缓慢混合且不断的搅拌2小时，静置，烘干，得到蓬松的前躯体，再将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为300℃，煅烧时间为5小时，冷却至室温；再在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第二次煅烧，温度为450℃，煅烧时间是7小时，然后冷至室温，取出样品并再次充分研磨混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间是9小时，冷却至室温，取出所得样品，最后充分研磨即得到一种可以实现紫外光转换发射近红外光的光转换材料La_5.25Yb_1.75Mo₇O₃₀。

经观测，该La_5.25Yb_1.75Mo₇O₃₀主要的结构形貌性能、发光性能与实施例4相似。

实施例7：采用共沉淀法制备La_4.9Yb_2.1Mo₇O₃₀。

首先，根据化学式La_4.9Yb_2.1Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，分别称取氢氧化镧La(OH)₃：1.89克，硝酸镱Yb(NO)₃·5H₂O：1.89克，钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O：2.75克。将称取的氢氧化镧、钼酸铵分别溶解于适量的稀硝酸溶液中，并将称取的硝酸镱溶解于适量的去离子水中，待溶解完全后，将水浴锅加热至50℃恒温搅拌，然后将各种原料的溶液混合在一起，在搅拌条件下缓慢滴加氨水，调节PH值在6～9之间，静置得到沉淀物。将得到的沉淀物洗涤数次，过滤分离后置于瓷坩埚中，在温度为50℃的条件下进行烘干，继而在空气气氛中煅烧，煅烧温度为300℃，煅烧时间为3小时，冷却至室温，接着在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第二次煅烧，温度为500℃，煅烧时间是5小时，然后冷至室温，取出样品。将取出后的样品再次充分研磨混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为750℃，煅烧时间是12小时，冷却至室温，取出后充分研磨即得到La_4.9Yb_2.1Mo₇O₃₀。

见图9，实施例7制备的La_4.9Yb_2.1Mo₇O₃₀样品的X射线粉末衍射图谱，XRD测试结果显示：采用高温固相法制得的La_4.9Yb_2.1Mo₇O₃₀发光材料为单相材料，没有任何其它的杂质物相存在。

见图10，实施例7制备的La_4.9Yb_2.1Mo₇O₃₀样品的SEM图显示：该材料结晶性能良好，粒径分布均匀，平均粒径在1微米左右。

见图11，实施例7制备的La_4.9Yb_2.1Mo₇O₃₀样品在355纳米波长激发下的发射光谱图显示：发射光谱出现950纳米～1060纳米波段的近红外发光，所制备的材料可以有效的将紫外光转换为近红外发光。

见图12，实施例7制备的La_4.9Yb_2.1Mo₇O₃₀样品在975纳米波长监控下的激发光谱。

实施例8：采用共沉淀法制备La_4.2Yb_2.8Mo₇O₃₀。

先根据化学式La_4.2Yb_2.8Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，分别称取硝酸镧La(NO)₃·6H₂O：1.82克，硝酸镱Yb(NO)₃·5H₂O：1.26克，钼酸铵(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O：1.38克。将称取的硝酸镧、硝酸镱分别溶解于溶解于适量的去离子水中，并将称取的钼酸铵溶解于适量的稀硝酸溶液中，待溶解完全后，将水浴锅加热至80℃恒温搅拌，然后将各种原料的溶液混合在一起，在搅拌条件下缓慢滴加氨水，调节PH值在6～9之间，静置得到沉淀物。将得到的沉淀物洗涤数次，过滤分离后置于瓷坩埚中，在温度为100℃的条件下进行烘干，再在空气气氛中煅烧，煅烧温度为350℃，煅烧时间为5小时，冷却至室温，接着在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第二次煅烧，温度为600℃，煅烧时间是8小时，然后冷至室温，取出样品并再次充分研磨混合均匀，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间是10小时，冷却至室温，最后取出所得物并充分研磨，最终得到La_4.2Yb_2.8Mo₇O₃₀。

经过观测，本实施例制得的La_4.2Yb_2.8Mo₇O₃₀可以实现紫外光转换发射近红外光，其主要的结构形貌性能、发光性能与实施例7相似。

综上，各个实施例制备的化学式为La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀，经试验证实，可以实现紫外光转换发射近红外光的材料，均作为硅基太阳能电池用光转换材料，有效解决太阳光与太阳能电池之间的光谱失配问题，提高电池的光电转化效率和性能稳定性。并且，采用的三种制备方法均在空气气氛下煅烧制得，无需提供还原性气氛，烧成温度较低，制备工艺简单，易于操作。

Claims (11)

1.一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料，其特征在于，化学式为La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀，其中：x为Yb³⁺掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x≤0.4；并且，在250纳米～400纳米的紫外光有效激发下，可以发射900纳米～1100纳米的近红外光。

2.一种如权利要求1所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，其特征在于，采用高温固相法，包括如下具体步骤：

（1）按化学式La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，其中0.0001≤x≤0.4，分别称取含有镧离子La³⁺的化合物、含有镱离子Yb³⁺的化合物、含有钼离子Mo⁶⁺的化合物，研磨并混合均匀；

（2）将步骤（1）所得物在空气气氛下预煅烧1～2次，煅烧温度为200～600℃，煅烧时间为2～15小时；

（3）将步骤（2）所得物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为600～950℃，煅烧时间为2～15小时；

（4）将步骤（3）所得物自然冷却到室温，最终得到可以实现紫外光转换发射近红外光的材料。

3.根据权利要求2所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，其特征在于，所述的含有镧离子La³⁺的化合物为氧化镧、氢氧化镧、碳酸镧、硝酸镧中的一种；所述含有镱离子Yb³⁺的化合物为含有镱离子Yb³⁺的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种；所述的含有钼离子Mo⁶⁺的化合物为氧化钼和钼酸铵中的一种。

4.根据权利要求2或3所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）的预煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为3～12小时；步骤（3）的煅烧温度为600～900℃，煅烧时间为3～13小时。

5.一种如权利要求1所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，其特征在于，采用溶胶-凝胶法，包括如下具体步骤：

（A）按化学式La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，其中0.0001≤x≤0.4，分别称取含有镧离子La³⁺的化合物、含有镱离子Yb³⁺的化合物、含有钼离子Mo⁶⁺的化合物，并分别溶解于去离子水或稀硝酸溶液中，得到透明溶液；再按各原料金属阳离子摩尔量的0.5～2.0倍分别添加络合剂柠檬酸或草酸，并分别在50～100℃的温度条件下搅拌，得到各原料的混合液；

（B）将步骤（A）得到的各原料的混合液缓慢混合，继续搅拌1～2小时后，静置，烘干，得到蓬松的前驱体；

（C）将步骤（B）得到的前躯体粉末置于坩埚中，在马弗炉中，空气气氛下煅烧2～3次，煅烧温度为200～800℃，煅烧时间2～15小时，自然冷却到室温，最终得到可以实现紫外光转换发射近红外光的材料。

6.根据权利要求5所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，其特征在于，所述的含有镧离子La³⁺的化合物为氧化镧、氢氧化镧、碳酸镧、硝酸镧中的一种；所述含有镱离子Yb³⁺的化合物为含有镱离子Yb³⁺的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种；所述的含有钼离子Mo⁶⁺的化合物为氧化钼和钼酸铵中的一种。

7.根据权利要求5或6所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，其特征在于，步骤（C）的煅烧温度为300～750℃，煅烧时间为3～12小时。

8.一种如权利要求1所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，其特征在于，采用共沉淀法，包括如下具体步骤：

（Ⅰ）按照化学式La_7-7x Yb_7x Mo₇O₃₀中各元素的化学计量比，其中0.0001≤x≤0.4，分别称取含有镧离子La³⁺的化合物、含有镱离子Yb³⁺的化合物、含有钼离子Mo⁶⁺的化合物为原料，并分别溶解于去离子水或稀硝酸中，得到各原料的混合液；

（Ⅱ）将步骤（Ⅰ）所得的各原料的混合液水浴锅加热至50～80℃恒温搅拌，然后将各种原料的溶液混合在一起，在搅拌条件下缓慢滴加氨水，调节PH值在6～9之间，静置得到沉淀物；

（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的沉淀物洗涤数次，过滤分离后置于瓷坩埚中，在温度为50～100℃的条件下进行烘干；

（Ⅳ）将步骤（Ⅲ）所得物在空气气氛中煅烧，煅烧温度为200～800℃，煅烧时间为2～15小时，重复本步骤两到三次，自然冷却后，研磨并混合均匀，最终得到可以实现紫外光转换发射近红外光的材料。

9.根据权利要求8所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，其特征在于，所述的含有镧离子La³⁺的化合物为氧化镧、氢氧化镧、碳酸镧、硝酸镧中的一种；所述含有镱离子Yb³⁺的化合物为氧化镱、硝酸镱中的一种；所述的含有钼离子Mo⁶⁺的化合物为氧化钼和钼酸铵中的一种。

10.根据权利要求8或9所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料的制备方法，其特征在于，步骤（Ⅳ）的煅烧温度为300～750℃，煅烧时间为3～12小时。

11.一种如权利要求1所述的一种可以实现紫外光转换发射近红外光的材料作为硅基太阳能电池的光转换材料的应用。