一種四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄膜（NaYF4:Yb-Tm/Cu2O）的制備方法。該方法是在導(dǎo)電玻璃襯底的一個側(cè)面沉積有一層摻鐿摻銩四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜（NaYF4:Yb-Tm），然后在NaYF4:Yb-Tm薄膜上電沉積一層氧化亞銅薄膜。制備的復(fù)合薄膜均勻致密，是對近紅外光有響應(yīng)的復(fù)合太陽能薄膜。該薄膜材料在980納米激光器下，有明顯的光電流響應(yīng)。本發(fā)明工藝方法簡單、原料易得、成本低，能耗低，無毒，可以在常溫常壓操作，有希望進行工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄膜的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源危機的到來，人們對清潔能源，綠色能源的應(yīng)用研究成為熱點，太陽能是 清潔綠色的能源之一，但大部分太陽能電池只吸收所有可見光及紫外光部分，然而由太陽 光能量分布知，約52%的紅外光不能用與光催化，因此如果通過上轉(zhuǎn)換材料將紅外光轉(zhuǎn)換 為可見光用于光催化材料具有很大的研究價值，本發(fā)明專利第一次采用電化學(xué)沉積法，將 上轉(zhuǎn)換薄膜（NaYF 4:Yb-Tm)與太陽能電池薄膜結(jié)合，實現(xiàn)了近紅外響應(yīng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄 膜（NaYF 4:Yb-Tm/Cu20)的制備方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄 膜的制備方法，是在導(dǎo)電玻璃襯底的一個側(cè)面依次沉積NaYF 4: Yb-Tm薄膜和Cu20薄膜，步驟 如下： 1) 將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸銩按照摩爾配比72~94:6~25:1飛溶于水配成混合溶液A， 其中硝酸釔的濃度為〇. 05~0. 2mol/L，混合溶液總體積為3ml~10ml，向混合溶液中加入 2ml?10ml濃度為0. 05?0. 35mol/L的EDTA二鈉水溶液，形成三種金屬的絡(luò)合物，然后加入 lml?20ml濃度為0· 1?lmol/L的抗壞血酸鈉水溶液，再加入5ml?30ml濃度為0· 1?1. 5mol/L 的氟化銨水溶液，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)PH值至5~10,得到電鍍四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的電 解液待用； 2) 將硫酸銅和乳酸鈉溶于水配成混合溶液B，其中硫酸銅濃度為0. 4 mol/L，乳酸鈉的 濃度為3 mol/L，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至8~12,得到電鍍氧化亞銅薄 膜的電鍍?nèi)芤海?3) 以導(dǎo)電玻璃ΙΤ0為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參 比電極，在導(dǎo)電玻璃上進行薄膜沉積。將三電極插入步驟1配制的電解液中，在30-80° C 下沉積10分鐘?2小時。沉積電壓為0. 8疒1.5 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極），在ΙΤ0上 沉積得到四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜，清洗并干燥； 4) 以步驟3制備的帶有四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的ΙΤ0為工作電極，鉬金電極為對電極， Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參比電極，步驟2配制的氧化亞銅薄膜的電鍍?nèi)芤簽槌练e液， 在20-70° C下沉積10分鐘?1小時，沉積電壓為-0. 3 V?-0. 4 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電 極）； 5) 將步驟4沉積后的ΙΤ0放入氮氣或者氬氣氣氛爐內(nèi)10(T400° C下退火燒結(jié)30分 鐘-4小時，制備出對近紅外光有響應(yīng)的NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合太陽能薄膜。
[0005] 本發(fā)明具有的有益效果是： 本發(fā)明通過簡單的電化學(xué)沉積方法和后續(xù)高溫退火過程，制得的四氟釔鈉氧化亞銅復(fù) 合太陽能薄膜（NaYF4: Yb-Tm/Cu20)在980nm激光器下，有光電流響應(yīng)。本發(fā)明工藝方法簡 單、原料易得、成本低，能耗低，無毒，成膜均勻致密無開裂。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1是導(dǎo)電玻璃襯底上復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)示意圖：1.氧化亞銅薄膜，2.摻銩摻鐿四 氟釔鈉薄膜，3.導(dǎo)電玻璃襯底； 圖2是實施例1所得產(chǎn)物的XRD譜圖； 圖3為實施例1制備的四氟釔鈉薄膜產(chǎn)物的電鏡照片； 圖4為實施例1制備的NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合薄膜的電鏡照片； 圖5為實施例1制備的NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合薄膜的斷面照片； 圖6為實施例1制備的四氟釔鈉薄膜和NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合薄膜的光譜圖； 圖7實施例1制備的NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合薄膜在980nm激光器下的光電流響應(yīng)曲線 圖。

【具體實施方式】
[0007] 如圖1所不，本發(fā)明在導(dǎo)電玻璃襯底3的一個側(cè)面沉積有一層摻錢摻鐿四氟紀鈉 薄膜上轉(zhuǎn)換發(fā)光薄膜2,再在摻銩摻鐿四氟釔鈉薄膜上沉積一層氧化亞銅薄膜。所述的該復(fù) 合薄膜的化學(xué)式為（NaYF 4: Yb-Tm/Cu20)，該薄膜材料在980nm激光器下，有光電流響應(yīng)。
[0008] 實施例1 : 一種四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄膜的制備方法，步驟如下： 1)將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸銩按照摩爾配比72:6:1溶于水配成混合溶液A，其中硝酸 釔的濃度為〇. 〇5mol/L，混合溶液總體積為3mlml，向混合溶液中加入0. 05mol/L的EDTA 二鈉水溶液2ml，形成三種金屬的絡(luò)合物，然后加入0. lmol/L的抗壞血酸鈉 lmlml，再加入 0. lmol/L的氟化銨水溶液5mlml，用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)溶液PH值為5,得到電 鍍四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的電解液待用； (2)將硫酸銅和乳酸鈉溶于水配成混合溶液B，其中硫酸銅濃度為0. 4 mol/L，乳酸鈉的 濃度為3 mol/L，用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為8,得到電鍍氧化亞銅薄 膜的電鍍?nèi)芤海?3)以導(dǎo)電玻璃ΙΤ0為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參 比電極，在導(dǎo)電玻璃上進行薄膜沉積。將三電極插入步驟1配制的電解液中，在80° C下沉 積10分鐘。沉積電壓為1.5 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極），將得到的薄膜清洗并干燥。 得到的四氟釔鈉薄膜產(chǎn)物的電鏡照片如圖3所示。從圖中可以看出薄膜致密無開裂。
[0009] 4)以步驟3制備的帶有四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的ΙΤ0為工作電極，鉬金電極為對電 極，Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參比電極，步驟2配制的氧化亞銅薄膜的電鍍?nèi)芤簽槌?積液，在70° C下沉積10分鐘，沉積電壓為-0. 4 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極）； 5)將步驟4沉積后的ΙΤ0放入氮氣氣氛爐內(nèi)400° C下退火燒結(jié)30分鐘，制備出對近 紅外光有響應(yīng)的NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合太陽能薄膜。該薄膜的XRD圖譜如圖2所示。其掃 描電鏡圖如圖4和圖5所不，結(jié)合圖2和圖4、圖5,我們可以確定，最后制備的薄膜中同時 含有四氟釔鈉和氧化亞銅。
[0010] 從圖6為四氟紀鈉薄膜和NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合薄膜的光譜圖，從圖中可以看出 看出氧化亞銅能夠吸收上轉(zhuǎn)換在600nm以前的光，600nm以后的光不被吸收。
[0011] 從圖7,為復(fù)合薄膜在980nm激光器激發(fā)下的，光電流響應(yīng)曲線，證明該復(fù)合薄膜 對近紅外光有響應(yīng)，可作為新型近紅外響應(yīng)的復(fù)合薄膜電池。
[0012] 實施例2 一種四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄膜的制備方法，是在導(dǎo)電玻璃襯底的一個側(cè)面依 次沉積NaYF4: Yb-Tm薄膜和Cu20薄膜，步驟如下： 1)將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸銩按照摩爾配比94:25:5溶于水配成混合溶液A，其中硝酸 釔的濃度為〇. 2mol/L，混合溶液總體積為10ml，向混合溶液中加入0. 35mol/L的EDTA二鈉 水溶液10ml，形成三種金屬的絡(luò)合物，然后加入lmol/L的抗壞血酸鈉20ml，再加入1. 5mol/ L的氟化銨水溶液30ml，用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)溶液PH值為10,得到電鍍四氟釔 鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的電解液待用； (2)將硫酸銅和乳酸鈉溶于水配成混合溶液B，其中硫酸銅濃度為0. 4 mol/L，乳酸鈉的 濃度為3 mol/L，用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為12,得到電鍍氧化亞銅薄 膜的電鍍?nèi)芤海?3)以導(dǎo)電玻璃ΙΤ0為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參 比電極，在導(dǎo)電玻璃上進行薄膜沉積。將三電極插入步驟1配制的電解液中，在30° C下沉 積2小時。沉積電壓為0.8 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極），將得到的薄膜清洗并干燥。
[0013] 4)以步驟3制備的帶有四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的ΙΤ0為工作電極，鉬金電極為對電 極，Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參比電極，步驟2配制的氧化亞銅薄膜的電鍍?nèi)芤簽槌?積液，在20° C下沉積1小時，沉積電壓為-0. 3 V (vsAg/AgCl/KCl參比電極）； 5)將步驟4沉積后的ΙΤ0在氬氣氣氛爐內(nèi)100° C下退火燒結(jié)4小時，制備出對近紅 外光有響應(yīng)的NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合太陽能薄膜。
[0014] 實施例3 一種四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄膜的制備方法，步驟如下： 1)將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸銩按照摩爾配比86:15:3溶于水配成混合溶液A，其中硝酸 釔的濃度為〇. lmol/L，混合溶液總體積為8ml，向混合溶液中加入0. 2mol/L的EDTA二鈉水 溶液8ml，形成三種金屬的絡(luò)合物，然后加入0· 5mol/L的抗壞血酸鈉10ml，再加入1. Omol/ L的氟化銨水溶液20ml，用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)溶液PH值為8,得到電鍍四氟釔 鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的電解液待用； (2)將硫酸銅和乳酸鈉溶于水配成混合溶液B，其中硫酸銅濃度為0. 4 mol/L，乳酸鈉的 濃度為3 mol/L，用lmol/L的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值為10,得到電鍍氧化亞銅薄 膜的電鍍?nèi)芤海?3)以導(dǎo)電玻璃ΙΤ0為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參 比電極，在導(dǎo)電玻璃上進行薄膜沉積。將三電極插入步驟1配制的電解液中，在60° C下沉 積1小時。沉積電壓為1.0 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極），將得到的薄膜清洗并干燥。
[0015] 4)以步驟3制備的帶有四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的ΙΤ0為工作電極，鉬金電極為對電 極，Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參比電極，步驟2配制的氧化亞銅薄膜的電鍍?nèi)芤簽槌?積液，在50° C下沉積30分鐘，沉積電壓為-0· 35V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極）； 5)將步驟4沉積后的ITO放入氬氣氣氛爐內(nèi)300° C下退火燒結(jié)2小時，制備出對近 紅外光有響應(yīng)的NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合太陽能薄膜。
【權(quán)利要求】
1. 一種四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄膜的制備方法，其特征在于：該方法是在導(dǎo)電 玻璃襯底的一個側(cè)面依次沉積NaYF 4:Yb-Tm薄膜和Cu20薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氟釔鈉氧化亞銅復(fù)合太陽能薄膜的制備方法，其特征在 于，該方法的步驟如下： 1) 將硝酸釔、硝酸鐿、硝酸銩按照摩爾配比72~94:6~25:1飛溶于水配成混合溶液A， 其中硝酸釔的濃度為〇. 05~0. 2mol/L，混合溶液總體積為3ml~10ml，向混合溶液中加入 2ml?10ml濃度為0. 05?0. 35mol/L的EDTA二鈉水溶液，形成三種金屬的絡(luò)合物，然后加入 lml?20ml濃度為0· 1?lmol/L的抗壞血酸鈉水溶液，再加入5ml?30ml濃度為0· 1?1. 5mol/L 的氟化銨水溶液，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)PH值至5~10,得到電鍍四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的電 解液待用； 2) 將硫酸銅和乳酸鈉溶于水配成混合溶液B，其中硫酸銅濃度為0. 4 mol/L，乳酸鈉的 濃度為3 mol/L，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)混合溶液B的pH值至8~12,得到電鍍氧化亞銅薄 膜的電鍍?nèi)芤海? 3) 以導(dǎo)電玻璃IT0為工作電極，鉬金電極為對電極，Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參 比電極，在導(dǎo)電玻璃上進行薄膜沉積；將三電極插入步驟1配制的電解液中，在30-80° C 下沉積10分鐘?2小時；沉積電壓為0. 8疒1. 5 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電極），在IT0上 沉積得到四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜，清洗并干燥； 4) 以步驟3制備的帶有四氟釔鈉上轉(zhuǎn)換薄膜的IT0為工作電極，鉬金電極為對電極， Ag/AgCl/飽和KC1溶液電極為參比電極，步驟2配制的氧化亞銅薄膜的電鍍?nèi)芤簽槌练e液， 在20-70° C下沉積10分鐘?1小時，沉積電壓為-0. 3 V?-0. 4 V (vs Ag/AgCl/KCl參比電 極）； 5) 將步驟4沉積后的IT0放入氮氣或者氬氣氣氛爐內(nèi)10(T400° C下退火燒結(jié)30分 鐘-4小時，制備出對近紅外光有響應(yīng)的NaYF4:Yb-Tm/Cu20復(fù)合太陽能薄膜。
【文檔編號】C25D9/04GK104152964SQ201410391677
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】賈紅, 邱建榮, 劉小峰 申請人:浙江大學(xué)