CN107312539B - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107312539B CN107312539B CN201710598945.1A CN201710598945A CN107312539B CN 107312539 B CN107312539 B CN 107312539B CN 201710598945 A CN201710598945 A CN 201710598945A CN 107312539 B CN107312539 B CN 107312539B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion
- compound
- vanadium
- silicate material
- calcining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- ISIHFYYBOXJLTM-UHFFFAOYSA-N vanadium;pentasilicate Chemical compound [V].[V].[V].[V].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] ISIHFYYBOXJLTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 23
- 229910020563 SiV3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 35
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 13
- -1 silicon ion Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 10
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 9
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001456 vanadium ion Inorganic materials 0.000 claims description 8
- KUBYTSCYMRPPAG-UHFFFAOYSA-N ytterbium(3+);trinitrate Chemical compound [Yb+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KUBYTSCYMRPPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);ytterbium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Yb+3].[Yb+3] UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910017569 La2(CO3)3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H lanthanum carbonate Chemical compound [La+3].[La+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O NZPIUJUFIFZSPW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- 229960001633 lanthanum carbonate Drugs 0.000 claims description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 6
- JCDQGOSXWGXOQQ-UHFFFAOYSA-H ytterbium(3+);tricarbonate Chemical compound [Yb+3].[Yb+3].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O JCDQGOSXWGXOQQ-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- CZMAIROVPAYCMU-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+) Chemical compound [La+3] CZMAIROVPAYCMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910003454 ytterbium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229940075624 ytterbium oxide Drugs 0.000 claims description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 2
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 1
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 9
- 229910003206 NH4VO3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002284 excitation--emission spectrum Methods 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- WCWKKSOQLQEJTE-UHFFFAOYSA-N praseodymium(3+) Chemical compound [Pr+3] WCWKKSOQLQEJTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000036755 cellular response Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- ALTWGIIQPLQAAM-UHFFFAOYSA-N metavanadate Chemical compound [O-][V](=O)=O ALTWGIIQPLQAAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7776—Vanadates; Chromates; Molybdates; Tungstates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种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，属于固体发光材料领域，其化学通式为La11‑ 11x Yb11x SiV3O26，其中x为Yb3+掺杂的摩尔比，0.001≤x≤0.3。本发明采用高温固相法或湿化学合成法，制备得到的材料可以在250～400纳米的紫外光激发下发射950～1050纳米的近红外光，且钒硅酸盐具有良好的化学和热稳定性能，有望作为硅基太阳能电池用光转换材料，提高电池的光转化效率和性能稳定性。
Description
技术领域
本发明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，属于发光材料技术领域。
背景技术
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。本发明以镱离子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。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种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，本发明具有如下优点：
1、本发明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、本发明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、本发明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是本发明实施例1制备样品La7.7Yb3.3SiV3O26的X射线粉末衍射图谱；
图2是本发明实施例1制备样品La7.7Yb3.3SiV3O26的SEM(扫描电子显微镜) 图谱；
图3是本发明实施例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是本发明实施例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是本发明实施例5制备样品La10.45Yb0.55SiV3O26的X射线粉末衍射图谱；
图6是本发明实施例5制备样品La10.45Yb0.55SiV3O26的SEM(扫描电子显微镜)图谱；
图7是本发明实施例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是本发明实施例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发明技术方案作进一步描述。
实施例1：
制备La7.7Yb3.3SiV3O26
根据化学式La7.7Yb3.3SiV3O26中各元素的化学计量比，分别称取氧化镧 La2O3：2.5087克，氧化镱Yb2O3：1.3004克，五氧化二钒V2O5：0.5460克，二氧化硅SiO2：0.1202克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛于马弗炉中在420℃下预煅烧10小时，然后冷至室温，取出样品。再次把混合料充分混合研磨均匀，在空气气氛之中，1050℃下煅烧2小时，冷却至室温，取出后并充分研磨即得到粉末状的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。
参见附图1，它是本实施例技术方案制备样品的X射线粉末衍射图谱，XRD 测试结果显示，图中无其它杂峰出现，说明所制得的样品是纯物相；
参见附图2，它是按本实施例技术方案所制备样品的SEM(扫描电子显微镜) 图谱；从图中可以看出，所得样品结晶良好颗粒分散均匀，其平均粒径为5.33 微米；
参见附图3，它是按本实施例技术方案制备的样品在976纳米波长监测下的激发光谱图；
参见附图4，它是按本实施例技术方案制备的样品在360纳米波长激发下的荧光光谱图，由图可知，发射光谱出现950～1050纳米波段的近红外发光，所制得材料有效的将紫外光转换为近红外发光。
实施例2：
制备La10.989Yb0.011SiV3O26
根据化学式La10.989Yb0.011SiV3O26中各元素的化学计量比，分别称取氧化镧 La2O3：3.5803克，碳酸镱Yb2(CO3)3：0.0058克，偏钒酸铵NH4VO3：0.7019克，二氧化硅SiO2：0.1202克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛于马弗炉中在500℃下预烧结6小时，然后冷至室温，取出样品。再次把混合料充分混合研磨均匀，在空气气氛之中，950℃下煅烧4小时，冷却至室温，取出后并充分研磨即得到粉末状的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。
其主要结构形貌、激发光谱、发射光谱与实施例1相似。
实施例3：
制备La10.945Yb0.055SiV3O26
根据化学式La10.945Yb0.055SiV3O26中各元素的化学计量比，分别称取碳酸镧 La2(CO3)3：5.0112克，碳酸镱Yb2(CO3)3：0.02893克，五氧化二钒V2O5：0.5460 克，二氧化硅SiO2：0.1202克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛于马弗炉中在600℃下预烧结4小时，然后冷至室温，取出样品。再次把混合料充分混合研磨均匀，在空气气氛之中，870℃下煅烧6小时，冷却至室温，取出后并充分研磨即得到粉末状的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。
其主要结构形貌、激发光谱、发射光谱与实施例1相似。
实施例4：
制备La10.89Yb0.11SiV3O26
根据化学式La10.89Yb0.11SiV3O26中各元素的化学计量比，分别称取碳酸镧 La2(CO3)3：4.9860克，氧化镱Yb2O3：0.0433克，偏钒酸铵NH4VO3：0.7019克，二氧化硅SiO2：0.1202克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛于马弗炉中在750℃下预烧结2小时，然后冷至室温，取出样品。再次把混合料充分混合研磨均匀，在空气气氛之中，820℃下煅烧8小时，冷却至室温，取出后并充分研磨即得到粉末状的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。
其主要结构形貌、激发光谱、发射光谱与实施例1相似。
实施例5：
制备La10.45Yb0.55SiV3O26
根据化学式La10.45Yb0.55SiV3O26中各元素的化学计量比，分别称取硝酸镧 La(NO3)3·6H2O：9.0497克，硝酸镱Yb(NO3)·5H2O：0.4940克，五氧化二钒V2O5： 0.5460克，正硅酸乙酯SiC8H20O4：0.4167克，以及以上各药品总质量的2.0wt％的柠檬酸，将称取的硝酸镧La(NO3)3·6H2O、硝酸镱Yb(NO3)·5H2O、五氧化二钒V2O5分别溶于稀硝酸溶液中，得到各种透明溶液，再分别加入柠檬酸于80℃搅拌直至完全溶解；再将正硅酸乙酯溶解于乙醇溶液中并滴加2-3倍摩尔质量的冰乙酸进行水解，然后将上述各溶液缓慢混合且不断地搅拌2小时；静置，烘干，得到膨松的前躯体；将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为9小时，冷却至室温，取出后并充分研磨即得到粉末状的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。
参见附图5，它是本实施例技术方案制备样品的X射线粉末衍射图谱，XRD 测试结果显示，图中无其它杂峰出现，说明所制得的样品是纯物相；
参见附图6，它是按本实施例技术方案所制备样品的SEM(扫描电子显微镜) 图谱；从图中可以看出，所得样品颗粒分散均匀，其平均粒径为94.2纳米；
参见附图7，它是按本实施例技术方案制备的样品在976纳米波长监测下的激发光谱图；
参见附图8，它是按本实施例技术方案制备的样品在355纳米波长激发下的荧光光谱图，由图可知，发射光谱出现950～1050纳米波段的近红外发光，所制得材料有效的将紫外光转换为近红外发光。
实施例6：
制备La8.8Yb2.2SiV3O26
根据化学式La8.8Yb2.2SiV3O26中各元素的化学计量比，分别称取硝酸镧 La(NO3)3·6H2O：7.6208克，氧化镱Yb2O3：0.8670克，偏钒酸铵NH4VO3：0.7019 克，正硅酸乙酯SiC8H20O4：0.4167克，以及以上各药品总质量的2.0wt％的柠檬酸，将称取的硝酸镧La(NO3)3·6H2O、氧化镱Yb2O3、偏钒酸铵NH4VO3分别溶于稀硝酸溶液中，得到各种透明溶液，再分别加入柠檬酸于80℃搅拌直至完全溶解；再将正硅酸乙酯溶解于乙醇溶液中并滴加2-3倍摩尔质量的冰乙酸进行水解，然后将上述各溶液缓慢混合且不断地搅拌2小时；静置，烘干，得到膨松的前躯体；将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为900℃，煅烧时间为6小时，冷却至室温，取出后并充分研磨即得到粉末状的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。
其主要结构形貌、激发光谱、发射光谱与实施例5相似。
实施例7：
制备La9.9Yb1.1SiV3O26
根据化学式La9.9Yb1.1SiV3O26中各元素的化学计量比，分别称取氧化镧 La2O3：7.6208克，硝酸镱Yb(NO3)·5H2O：0.9881克，偏钒酸铵NH4VO3：0.7019 克，正硅酸乙酯SiC8H20O4：0.4167克，以及以上各药品总质量的2.0wt％的柠檬酸，将称取的硝酸镧La(NO3)3·6H2O、硝酸镱Yb(NO3)·5H2O、偏钒酸铵NH4VO3分别溶于稀硝酸溶液中，得到各种透明溶液，再分别加入柠檬酸于80℃搅拌直至完全溶解；再将正硅酸乙酯溶解于乙醇溶液中并滴加2-3倍摩尔质量的冰乙酸进行水解，然后将上述各溶液缓慢混合且不断地搅拌2小时；静置，烘干，得到膨松的前躯体；将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为3 小时，冷却至室温，取出后并充分研磨即得到粉末状的在紫外光激发下实现近红外发光的钒硅酸盐材料。
其主要结构形貌、激发光谱、发射光谱与实施例5相似。
Claims (9)
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- 11x Yb11x SiV3O26，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： 步骤（1）：按化学式La11-11x Yb11x SiV3O26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；步骤（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；步骤（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。
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；所述的含有钒离子V5+的化合物为五氧化二钒和偏钒酸铵中的一种。
6.一种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，其特征在于包括如下步骤：步骤（1）：按化学式La11-11x Yb11x SiV3O26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；步骤（2）：按化学式La11-11x Yb11x SiV3O26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；步骤（3）： 将步骤（1）和（2）得到的各种溶液缓慢混合，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；步骤（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。
7.根据权利要求6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（4）的煅烧温度为800～1000℃，煅烧时间为3～9小时。
8.根据权利要求6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+的化合物为正硅酸乙酯；所述的含有钒离子V5+的化合物为五氧化二钒和偏钒酸铵中的一种。
9.一种如权利要求1所述的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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710598945.1A CN107312539B (zh) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710598945.1A CN107312539B (zh) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107312539A CN107312539A (zh) | 2017-11-03 |
| CN107312539B true CN107312539B (zh) | 2020-04-07 |
Family
ID=60179057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710598945.1A Active CN107312539B (zh) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107312539B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102027444B1 (ko) * | 2019-01-25 | 2019-10-02 | 나노씨엠에스(주) | 근적외선에 의해 여기되는 근적외선 발광체 및 그의 제조방법 |
| CN116875311B (zh) * | 2023-07-19 | 2024-06-14 | 常熟理工学院 | 一种镧锶钒酸盐基红发光材料及其制备方法、应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101775283A (zh) * | 2010-01-06 | 2010-07-14 | 长春理工大学 | 白光led用硅酸盐黄色荧光粉的制备方法 |
| CN104673314A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-06-03 | 江苏师范大学 | 一种钒酸盐基下转换发光材料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-07-21 CN CN201710598945.1A patent/CN107312539B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101775283A (zh) * | 2010-01-06 | 2010-07-14 | 长春理工大学 | 白光led用硅酸盐黄色荧光粉的制备方法 |
| CN104673314A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-06-03 | 江苏师范大学 | 一种钒酸盐基下转换发光材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Lanthanide silicate vanadates Ln11O10(SiO4)(VO4)3 (Ln = La, Pr, Nd, Sm, Eu);Dzhurinskii, B. F. et al.;《Zhurnal Neorganicheskoi Khimii》;19980820;第43卷(第6期);第890-893页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107312539A (zh) | 2017-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103421511B (zh) | 一种稀土离子掺杂的卤氧化铋发光材料及其制备方法 | |
| Liu et al. | An efficient light converter YAB: Cr 3+, Yb 3+/Nd 3+ with broadband excitation and strong NIR emission for harvesting c-Si-based solar cells | |
| CN103215038B (zh) | 一种在紫外光激发下实现近红外发光的钼酸盐材料、制备方法及应用 | |
| Rambabu et al. | Synthesis and luminescence properties of broad band greenish-yellow emitting LnVO4: Bi3+ and (Ln1, Ln2) VO4: Bi3+ (Ln= La, Gd and Y) as down conversion phosphors | |
| Rambabu et al. | Broad band down conversion from ultra violet light to near infrared emission in YVO4: Bi3+, Yb3+ as spectral conversion phosphor for c-Si solar cells | |
| CN103113892B (zh) | 一种钨酸盐稀土光转换材料、制备方法及应用 | |
| Yang et al. | Strong upconversion luminescence in LiYMo2O8: Er, Yb towards efficiency enhancement of dye-sensitized solar cells | |
| Song et al. | Host sensitized near-infrared emission in Nd3+-Yb3+ Co-doped Na2GdMg2V3O12 phosphor | |
| Li et al. | Ultraviolet–visible–near-infrared luminescence properties and energy transfer mechanism of a novel 5d broadband sensitized Sr3SiO5: Ce3+, Yb3+ suitable for solar spectral converter | |
| CN107312539B (zh) | 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 | |
| Zi et al. | Highly efficient and stable Cs 2 TeCl 6: Cr 3+ perovskite microcrystals for white light emitting diodes | |
| Parauha et al. | Enhancement of photoluminescence and tunable properties for Ce3+, Eu2+ activated Na2CaSiO4 downconversion phosphor: A novel approach towards spectral conversion | |
| Singh et al. | Probing dual mode emission of Eu3+ in garnet phosphor | |
| CN104673314A (zh) | 一种钒酸盐基下转换发光材料及其制备方法 | |
| CN104789220B (zh) | 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 | |
| CN103756679A (zh) | 一种可被宽谱非相干光激发的上转换材料及其制备方法 | |
| KR20210130411A (ko) | 하향변환 나노형광체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 발광형 태양광 집광 장치 | |
| CN103224790B (zh) | 一种紫外光转换发射近红外光的材料、制备方法及应用 | |
| Lin et al. | Designing a dual-mode broadband solar spectral converter: The example of Bi3+, Cr3+, Yb3+-tridoped perovskite | |
| Cao et al. | CaMoO4: x% Yb3+: A novel near-infrared quantum-cutting phosphors via cooperative energy transfer | |
| CN106675561B (zh) | 一种钒钼酸盐无机材料、制备方法及应用 | |
| CN104673308B (zh) | 一种在紫外光激发下实现近红外发光的材料及制备方法 | |
| Liu et al. | Near-infrared quantum cutting and energy transfer mechanism in Lu 2 O 3: Tm 3+/Yb 3+ phosphor for high-efficiency photovoltaics | |
| CN111484848B (zh) | 一种近红外发光材料及其制备方法 | |
| Liu et al. | Luminescence enrichment in perovskite-lanthanide composites: Complexity and complementarity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20171103 Assignee: Xuzhou zhuosen Biotechnology Co.,Ltd. Assignor: Jiangsu Normal University Contract record no.: X2022980021018 Denomination of invention: A Yb3+ion activated near-infrared luminescent vanadium silicate material and its preparation method and application Granted publication date: 20200407 License type: Common License Record date: 20221111 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Xuzhou zhuosen Biotechnology Co.,Ltd. Assignor: Jiangsu Normal University Contract record no.: X2022980021018 Date of cancellation: 20230625 |
|
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |