閆鳳巧，肖林久，謝 穎,于 翠，王 聰，李 飛，畢春燕

(1.燕京理工學院 化工與材料工程學院，河北 廊坊 065201;2.沈陽化工大學 遼寧省稀土化學及應用重點實驗室，遼寧 沈陽 110142)

0 引言

在可持續(xù)發(fā)展的低碳經(jīng)濟中，全球對能源的消費與日俱增，開發(fā)新型可再生的綠色能源已成為當今社會面對的首要問題.Becquerel A E最早發(fā)現(xiàn)光生伏特效應[1]， 1954年美國貝爾實驗室Chapin等制備出了硅太陽能電池，但是其光電轉化效率較低，理論轉換極限(Shockley-Queisser Limit)約為30%[2].從首次發(fā)現(xiàn)近紅外量子剪裁現(xiàn)象的Tb3+-Yb3+離子對，再到GeO2-B2O3-ZnO-LaF3∶Tm3+，Yb3+, YBO3∶Ce3+,Yb3+, YF3∶Er3+，Yb3+，YVO4∶Yb3+， LaF3∶Pr3+, Yb3+[3-8]等發(fā)光材料均發(fā)生了紅外量子剪裁現(xiàn)象.利用發(fā)光材料對太陽光光譜進行剪裁，可以將太陽能電池吸收較弱的高能量的光子轉化為吸收較好的近紅外光子，大大提高太陽能電池的效率.利用溶膠-凝膠法[9]制備了Gd2O3∶ Eu3+,Gd2O3∶ Yb3+與Gd2O3∶ Eu3+,Yb3+近紅外下轉換熒光粉，并對制備條件及熒光性能進行了討論.

2 實驗部分

2.1 樣品的合成

按計量適量Gd2O3(4N)、Yb2O3(4N)、Eu2O3(4N)，檸檬酸的用量為金屬陽離子的2倍溶解后備用.將Gd2O3、Yb2O3、Eu2O3分別溶于熱的濃硝酸，待完全溶解后倒入溶解的檸檬酸中，混合均勻后置于80 ℃恒溫水浴中，隨著水分蒸發(fā)溶液形成溶膠直至凝膠.將凝膠取出放干燥箱120 ℃恒溫干燥4 h，得到多孔蓬松體，研磨后得到前驅體.將研磨均勻的前驅體放入600 ℃馬弗爐預焙燒2 h，再將前驅體粉末在高溫管式爐中1100 ℃下燒制成所需樣品.

2.2 檢測

用德國Bruker-D8 X射線衍射儀測定樣品晶體結構，采用Cukα(λ=0.154 056 nm)，電壓為40 kV，電流是40 mA，步長設置為0.02 °.利用日本日立公司的F4600熒光光度計測試Gd2O3∶Eu3+熒光粉的熒光光譜，掃描電壓為700 V，狹縫寬度為2.5 nm 掃描速度為1200 nm/min.Gd2O3∶Eu3+，Yb3+熒光粉熒光光譜應用英國愛丁堡公司FLS 920穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜儀(FLS 920)，該光譜儀采用450 W的Xe燈作為激發(fā)光源.

3 結果與討論

3.1 樣品晶體結構表征

圖樣品的XRD譜圖Fig.1 XRD patterns of

3.2 Gd2O3∶Eu3+的熒光粉的制備及發(fā)光性質

3.2.1 Eu3+摻雜濃度的影響

為了考察Eu3+離子不同摻雜濃度對樣品的發(fā)光性能的影響，制備了Eu3+摻雜濃度分別為0.01、0.02、0.04、0.06的Gd2O3熒光粉.在1000 ℃下晶化2 h，測得的激發(fā)和發(fā)射光譜如圖2.

圖2 Gd2-xO3∶Eux3+的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜Fig.2 Excitation and Emission spectra of Gd2-xO3∶Eux3+

3.2.2 晶化溫度的影響

圖3 不同晶化溫度，的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜Fig.3 Different calcination temperatures，excitation and emission spectra of

3.2.3 晶化時間對發(fā)光的影響

圖4 不同晶化時間下的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜Fig.4 Different calcination time，excitation and emission spectra of

如圖4所示，晶化時間從1 h到4 h，樣品的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的位置基本沒有變化，但峰強隨著晶化時間的增加，峰強先增強再減弱.當晶化時間為3 h時，樣品的激發(fā)光譜的峰值和發(fā)射光譜的峰值的強度為最強.

3.3 Gd2O3∶Eu3+,Yb3+的熒光粉發(fā)光性質

圖的激發(fā)光譜Fig.5 Excitation spectra of

圖的發(fā)射光譜

4 結論