上轉(zhuǎn)換納米材料-石墨烯復(fù)合物的合成及應(yīng)用.pdf

1、稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子能連續(xù)吸收兩個(gè)或兩個(gè)以上能量低的光子而發(fā)出一個(gè)能量高的光子。由于具備這種性能，上轉(zhuǎn)換納米粒子能提升太陽(yáng)能電池中敏化劑對(duì)近紅外光的捕獲能力。然而上轉(zhuǎn)換納米粒子較差的導(dǎo)電性限制了它在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用，導(dǎo)致?lián)诫s了上轉(zhuǎn)換納米粒子的太陽(yáng)能電池的性能并不理想。因此改善上轉(zhuǎn)換納米粒子的導(dǎo)電性將會(huì)讓電池的性能得到進(jìn)一步的提升。
　　石墨烯由于具備高電子遷移率和電導(dǎo)率高等特點(diǎn)，是一種與上轉(zhuǎn)換納米粒子復(fù)合的理想材料，而且在

2、石墨烯與上轉(zhuǎn)換納米材料之間具有高效的能量傳遞。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)上轉(zhuǎn)換納米材料與石墨烯的復(fù)合物，既能較好地利用近紅外光，同時(shí)又能克服上轉(zhuǎn)換納米粒子導(dǎo)電性差的缺點(diǎn)，因而將其應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池可以提升太陽(yáng)能電池的效率。
　　在本論文中，通過(guò)水熱法合成了氧化石墨烯與上轉(zhuǎn)換粒子的復(fù)合物(GO-NaYF4∶Yb3+/Er3+)，其中微米盤結(jié)構(gòu)的復(fù)合產(chǎn)物記為GO-LUC，小粒徑的復(fù)合產(chǎn)物為GO-SUC，作為對(duì)比，GO-MUC則通過(guò)物理混合制

3、備。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)證實(shí)了GO-NaYF4∶Yb3+/Er3+的形成，并且上轉(zhuǎn)換納米粒子與GO之間有較好的復(fù)合。更為重要的是，通過(guò)熒光光譜圖證明了N aYF4Yb3+/Er3+與GO之間有著高效的能量的傳遞，為更加充分利用近紅外光提供了有利的基礎(chǔ)。最后，還通過(guò)電化學(xué)阻抗(EIS)證實(shí)了石墨烯與上轉(zhuǎn)換納米材料的復(fù)合有效地改善了上轉(zhuǎn)換納米材料的導(dǎo)電性。
　　由于上轉(zhuǎn)換納米粒子與石墨烯之間高效的能量傳遞以及復(fù)合產(chǎn)物較低的電

4、阻，RGO-SUC摻雜的染料敏化太陽(yáng)能電池?zé)o論在短路電流還是光電轉(zhuǎn)換效率上均比未摻雜的以及摻雜RGO-MUC的電池高出10％。這說(shuō)明上轉(zhuǎn)換納米粒子與GO發(fā)生有效的化學(xué)鍵結(jié)合的重要性。雖然微米盤上轉(zhuǎn)換粒子與GO之間也發(fā)生了有效的復(fù)合，但是摻雜RGO-LUC并沒(méi)有提升電池的效率，這是由微米盤上轉(zhuǎn)換粒子較弱的發(fā)光強(qiáng)度以及上轉(zhuǎn)換納米材料與GO之間不徹底的能量傳遞造成的。研究結(jié)果表明，上轉(zhuǎn)換納米材料與石墨烯復(fù)合物中上轉(zhuǎn)換粒子合適的粒徑并且具有優(yōu)異