摻雜Y2O3上轉(zhuǎn)換發(fā)光增強(qiáng)3C-SiC納米晶復(fù)合薄膜制備及光電性能研究.pdf

1、3C-SiC禁帶寬度比較窄,約為2.3eV,在比較寬的可見光區(qū)具有較高的光吸收,使其成為較為理想的光解水半導(dǎo)體替代材料。為了提高3C-SiC的光解水轉(zhuǎn)換效率,將上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料與3C-SiC納米晶結(jié)合制備復(fù)合薄膜光電極,利用上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料將不能被3C-SiC納米晶吸收的近紅外光轉(zhuǎn)換為可被其吸收利用的可見光,從而最大限度地提高3C-SiC納米晶的太陽光吸收和光電轉(zhuǎn)換效率。
　　本文采用化學(xué)腐蝕的方法制備超細(xì)3C-SiC納米晶,通過調(diào)節(jié)

2、反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)3C-SiC納米晶粒徑的調(diào)控。3C-SiC納米晶粒徑細(xì)化后,紫外-可見光吸收光譜吸收邊發(fā)生明顯藍(lán)移,3C-SiC納米晶帶隙變寬。由于量子限域效應(yīng)的存在,3C-SiC納米晶在不同波長(zhǎng)光的激發(fā)下,表現(xiàn)出可調(diào)節(jié)的光致發(fā)光特性。
　　采用共沉淀法制備了Er3+,Yb3+共摻雜的Y2O3納米顆粒。通過改變工藝參數(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)摻雜Y2O3納米顆粒的形態(tài)調(diào)節(jié),同時(shí)通過調(diào)節(jié)Er3+和Yb3+的摻雜量,對(duì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明,

3、當(dāng)Er3+和Yb3+摻雜量分別為1％和2%時(shí),Y2O3納米顆粒的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率最高。通過 XRD分析發(fā)現(xiàn),Y2O3摻雜后晶體結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯改變;TEM結(jié)果表明,Y2O3納米顆粒具有很高的結(jié)晶性。通過偶聯(lián)劑 APTMS對(duì) Y2O3表面改性,并與3C-SiC納米晶復(fù)合。紅外光譜和TEM分析結(jié)果表明,成功獲得3C-SiC納米晶和Y2O3的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。
　　最后采用全氟磺酸(Nafion)和多巴胺(dopamine)作為改性劑和成膜劑,

4、制備了SiC納米晶薄膜以及3C-SiC/Y2O3復(fù)合薄膜電極。結(jié)果表明3C-SiC/Y2O3復(fù)合薄膜電極具有較好的可見光吸收特性。本文在Xe燈光照射下,采用三電極體系,對(duì)3C-SiC納米晶薄膜及3C-SiC/Y2O3復(fù)合薄膜光電極進(jìn)行光電測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明在光照條件下有電流產(chǎn)生,3C-SiC納米晶薄膜電極光電轉(zhuǎn)換效率大約為0.26%,高于文獻(xiàn)中P型SiC的0.17%的光電轉(zhuǎn)換效率。下一階段將對(duì)3C-SiC納米晶薄膜和3C-SiC/Y2O