【摘 要】
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本文采用溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化材料,制备了TiO2-Si OR（R泛指有机基团）杂化材料,并且研究了不同的掺杂发光体的TiO2-Si OR杂化材料的结构与性能。第一章首先概述了有机-无机杂化材料以及其制备方法—溶胶-凝胶法,及近年来杂化材料的研究进展。然后概括了太阳光致发光聚光器的工作原理及主要性能参数,并就掺杂的发光体材料和光波导基质材料的发展作了概述,最后提出了本文的研究思路、内容及意
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本文采用溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化材料,制备了TiO2-Si OR（R泛指有机基团）杂化材料,并且研究了不同的掺杂发光体的TiO2-Si OR杂化材料的结构与性能。第一章首先概述了有机-无机杂化材料以及其制备方法—溶胶-凝胶法,及近年来杂化材料的研究进展。然后概括了太阳光致发光聚光器的工作原理及主要性能参数,并就掺杂的发光体材料和光波导基质材料的发展作了概述,最后提出了本文的研究思路、内容及意义。第二章研究了掺Ru（bpy）32+的TiO2-Si OR杂化材料。采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-Si OR1（R1=CH2C（CH3）COOC3H6-和CH2=C（CH3）COOH（MAA））杂化材料和TiO2-Si OR2（R2=H2COCHCH2O（CH2）3-和MAA）杂化材料,采用无水溶胶-凝胶法制备了TiO2-Si OR3（R3=H2N（CH2）3-和C6H5-）杂化材料,然后研究了向这三种TiO2-Si OR（R=R1,R2,R3）杂化材料中分别掺入Ru（bpy）32+发光体后的光学性能和热稳定性能,研究结果表明,掺Ru（bpy）32+的TiO2-Si OR2杂化材料具有光致发光强的优势,并在250oC有良好的热稳定性。第三章研究了用溶胶-凝胶法制备得到掺Eu3+的TiO2-Si OR1和TiO2-Si OR2杂化材料,用无水溶胶-凝胶制备得到掺Eu3+的TiO2-Si OR3杂化材料。测试了旋涂所得的杂化材料薄膜样品的红外光谱、紫外-可见-近红外光谱以及对杂化材料粉末进行了TG/DTA的分析。研究表明,掺Eu3+的TiO2-Si OR杂化材料在可见光-近红外区域有良好的光透过性,且具有良好的热稳定性,在激发波长365 nm下具有较强的荧光光谱,但在其他激发波长下的光致发光强度太弱,因此将掺Eu3+的TiO2-Si OR杂化材料应用于平面波导太阳光致发光聚光器中只能较好的利用紫外光。第四章研究了掺Eu（DBM）3phen的TiO2-Si OR杂化材料薄膜,由于第三章研究了掺Eu3+的杂化材料薄膜只能较好地利用紫外光,为了更多的利用太阳光,本章对Eu配合物（Eu（DBM）3phen）进行了研究。采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-Si OR1:Eu（DBM）3phen和TiO2-Si OR2:Eu（DBM）3phen杂化材料薄膜,采用无水溶胶-凝胶法制备了TiO2-Si OR3:Eu（DBM）3phen杂化材料薄膜,并且测试了薄膜样品的红外光谱、紫外-可见-近红外吸收光谱、荧光光谱以及TG/DTA。研究结果表明,掺Eu（DBM）3phen的TiO2-Si OR（R=R1,R2,R3）杂化材料薄膜对紫外光的吸收大大降低了,且光学透过率高达90%以上,其中TiO2-Si OR3:Eu（DBM）3phen杂化材料薄膜的光致发光强度最强,可考虑应用于太阳光致发光聚光器中。第五章研究以TiO2-Si OR2:Ru（bpy）32+杂化光波导材料为基础,组装了基于平面波导的太阳光致发光聚光器,研究结果表明:该聚光器件有约2.8%的光电转换效率,且比单晶硅电池的光电转换效率提高约0.2%。第六章总结了本论文的研究成果,同时指出存在的不足之处及后续研究方向。
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