[發明專利]一種半導體/貴金屬調控的高效上轉換發光復合薄膜

有效

• 申請號: 202011039762.4
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112251215B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 楊揚;叢妍;董斌;張家驊
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/85;B82Y20/00;B82Y40/00;B01J27/04;C01B3/04;B22F9/24;B22F1/00;C01G3/12
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

1.一種半導體/貴金屬調控的高效上轉換發光復合薄膜制備方法；其特征是，制備方法具體如下：步驟S1.貴金屬層Au納米棒的制備：

采用種子介導法制備Au納米棒：(1)種子溶液：將1～2mM三水四氯金酸溶液與0.4～0.6M十六烷基三甲基溴化銨溶液混合后，加入0.02～0.04M硼氫化鈉水溶液，停止攪拌靜止30min以上，保存備用；(2)生長溶液：在0.018～0.037M的十六烷基三甲基溴化銨溶液中加入2～4mM油酸鈉粉末保持攪拌狀態，待溶解變澄清后加入2～4mM硝酸銀停止攪拌，保持靜止15～20min后，加入三水四氯金酸溶液保持攪拌90～100min后，立刻注射1～3mL的鹽酸溶液，加入0.032～0.064M抗壞血酸溶液，持續攪拌；(3)將80μL種子溶液注入生長液溶液，通過轉子在1200rpm轉速下攪拌生長溶液20～30s后保持靜止12h以上，用去離子水反復洗滌離心30～60min即得Au納米棒；

通過三相界面自組裝將Au納米棒沉積于FTO玻璃基底：在5毫升離心管中，將100～200μL聚乙烯吡咯烷酮溶液修飾的穩定的單分散Au納米棒溶液與1～2mL二氯甲烷混合；在離心管中加入1.8～2mL水，用振蕩器振蕩30～60s，使水相與有機相的納米顆粒充分接觸；不超過1～2min，在水和二氯甲烷的界面上形成了一層光亮的似鏡膜；沿容器壁加入400～500μL正己烷，將納米顆粒驅動到水相和正己烷的上界面，形成緊密排列的納米顆粒層，得到貴金屬層Au納米棒；

步驟S2.半導體層/貴金屬層Cu_2-xS納米盤/Au納米棒的制備：

通過氯化銅與二叔丁基二硫化物在加熱的油胺溶液中反應獲得Cu_2-xS納米盤；將0.0825～0.165g氯化銅和12～24g油胺混合加入到四頸燒瓶內并在氬氣下加熱至200～220℃保持1h，將溫度設定為180～200℃，并通過隔膜注射1～2 mL二叔丁基二硫化物，保持溫度攪拌1～1.5h后設置溫度降至室溫；使用甲苯作為溶劑，乙醇作為沉淀劑通過多次沉淀和分散步驟洗滌納米顆粒；

通過三相界面自組裝將Cu_2-xS納米盤沉積于貴金屬層：在5毫升離心管中，將50～100μL聚乙烯吡咯烷酮溶液修飾的穩定的單分散Cu_2-xS納米盤溶液與1～2mL二氯甲烷混合；在離心管中加入1.8～2mL水，用振蕩器振蕩30～60s，使水相與有機相的納米顆粒充分接觸；不超過1～2min，在水和二氯甲烷的界面上形成了一層光亮的似鏡膜；沿容器壁加入400～500μL正己烷，將納米顆粒驅動到水相和正己烷的上界面，形成緊密排列的納米顆粒層，最終得到半導體層/貴金屬層Cu_2-xS納米盤/Au納米棒；

步驟S3.發光層/半導體層/貴金屬層稀土摻雜NaYF₄/Cu_2-xS納米盤/Au納米棒的制備：

通過高溫熱解的方法來制備稀土摻雜NaYF₄上轉換發光納米粒子，將摩爾比為1:10:50的六水氯化釔、六水氯化鐿、六水氯化餌依次加入三頸燒瓶，隨后加入6～12mL油酸和15～30mL十八烯溶液，抽真空30～60min,設置溫度為150℃保持20～30min后降至室溫；將0.148～0.296g氟化銨和0.1～0.2g氫氧化鈉加入到5～10mL甲醇溶液中攪拌直至完全溶解，通過注射泵勻速逐滴將甲醇溶液加入到三頸燒瓶中，通氬氣保持30～60min，設置溫度為80℃保持1.5～2h；設置溫度提高至305～310℃反應1.5～2h，冷卻降至室溫；用環己烷與乙醇混合溶液反復離心洗滌，得到NaYF₄:Yb,Er納米顆粒；

隨后，通過三相界面自組裝將NaYF₄:Yb,Er納米顆粒沉積于半導體層/貴金屬層：在5毫升離心管中，將50～100μL聚乙烯吡咯烷酮溶液修飾的穩定的單分散NaYF₄:Yb,Er納米顆粒溶液與1～2mL二氯甲烷混合；在離心管中加入1.8～2 mL水，用振蕩器振蕩30～60s，使水相與有機相的納米顆粒充分接觸；不超過1～2min，在水和二氯甲烷的界面上形成了一層光亮的似鏡膜沿容器壁加入400～500μL正己烷，將納米顆粒驅動到水相和正己烷的上界面，形成緊密排列的納米顆粒層，最終得到發光層/半導體層/貴金屬層稀土摻雜NaYF₄/Cu_2-xS納米盤/Au納米棒復合薄膜。

2.如權利要求1所述的制備方法制備的發光層/半導體層/貴金屬層稀土摻雜NaYF₄/Cu_2-xS納米盤/Au納米棒復合薄膜在光催化產氫中的應用。