[发明专利]稀土上转换纳米颗粒/类石墨相氮化碳复合材料、电池及制备方法

权利要求书

1.一种稀土上转换纳米颗粒/类石墨相氮化碳复合材料，其特征在于，其为Li⁺掺杂的NaYbF₄:Ho³⁺稀土上转换纳米颗粒与g-C₃N₄通过反应后复合获得，

NaYbF₄:Ho³⁺稀土上转换纳米颗粒是由Yb³⁺和Ho³⁺组成的双掺杂上转换发光材料，其利用Yb³⁺的最大吸收截面在近红外区，同时能有效的将能量从Yb³⁺转移到活化剂Ho³⁺，从而将近红外区光转换成被钙钛矿层吸收范围之内的可见光，

通过制备Li⁺掺杂稀土上转换纳米颗粒材料来改变入射太阳光的频率，将近红外光转换成电池能够吸收的可见光，从而产生额外光电流，可以提高电池效率，

类石墨相氮化碳g-C₃N₄具有易调节的能带结构和高度透明的形貌，优越的电子迁移率和较高的电导率，用于弥补上转换纳米颗粒材料导电性差的缺陷，其上的官能团用于进一步钝化钙钛矿缺陷。

2.制备如权利要求1所述的稀土上转换纳米颗粒/类石墨相氮化碳复合材料的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1) 将镧系元素硝酸盐Yb(NO₃)₃·5H₂O和Ho(NO₃)₃·5H₂O加入有机挥发性溶剂中，搅拌均匀制备成第一溶液，

(2) 将氟化钠和硝酸锂溶解在与步骤（1）中相同的有机挥发性溶剂中，搅拌均匀制备成第二溶液，

(3) 将第二溶液缓慢加入第一溶液中，加入酸以将PH值调节至4～6，制备获得第三溶液，

(4) 将第三溶液转移至高压反应釜中，在180^oC～220^oC的温度下在水热箱中加热4 h～24 h，然后自然冷却，

(5) 将水热处理后的第三溶液离心并水洗直至 pH 值为 6～7，将所得沉淀物在500^oC～550^oC下退火处理2 h～3 h，得到Li⁺掺杂的稀土上转换颗粒材料，其粒径大小是50 nm～100 nm，

(6) 将Li⁺掺杂的稀土上转换纳米颗粒材料分散在与步骤（1）中相同的有机挥发性溶剂中，得到第四溶液，

将g-C₃N₄加入去离子水中，搅拌均匀，获得g-C₃N₄混合液，

其中，g-C₃N₄的制备方法如下：

首先，将尿素置于坩埚中，以2～3^oC/min的速率升温至550^oC～600^oC，在马弗炉中煅烧2h～3 h，自然冷却至室温，得到黄色固体，

接着，将步骤(1)中黄色固体再次按2～3^oC/min的速率升温至500^oC～600^oC，在马弗炉中煅烧2～3 h，自然冷却至室温，得到的浅黄色固体即为类石墨相氮化碳g-C₃N_4，

(7) 将g-C₃N₄混合液加入到第四溶液中，获得悬浮液，将悬浮液加入到高压反应釜中，在180^oC～200^oC保持20 h～24h，离心收集产物并在80^oC～90^oC真空干燥12 h～16 h，得到Li⁺掺杂的稀土上转换纳米颗粒/类石墨相氮化碳复合材料。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中第一溶液中Yb和Ho的摩尔比为(40～60):1。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1）中有机挥发性溶剂为乙二醇。