研究一种具有良好上转换发光性能的稀土掺杂发光材料, 对于防伪技术领域具有非常重要的意义。 为了改善LiYF₄∶Yb³⁺/Ho³⁺微米晶体的上转换发光性能, 采用水热合成法成功制备了一系列Gd³⁺掺杂的LiYF₄∶Yb³⁺/Ho³⁺微米晶体, 并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的相纯度和晶体形貌尺寸进行表征; 在980 nm激光激发下, 通过荧光光谱测试对LiGd_xY_1-xF₄∶Yb³⁺/Ho³⁺微米晶体的上转换发光性能进行分析。 首先, 研究了LiGd_xY_1-xF₄∶Yb³⁺/Ho³⁺微米晶体的晶体结构、 尺寸、 形貌和上转换发光性能的影响。 结果显示, LiGd_xY_1-xF₄∶Yb³⁺/Ho³⁺微米晶体样品的XRD衍射峰与四方相的LiYF₄标准卡(PDF#17-0874)特征峰的位置完全对应且没有其他杂峰, SEM实验结果显示晶体形貌为八面体形状, 表明成功合成了纯四方相的LiGd_xY_1-xF₄∶Yb³⁺/Ho³⁺微米晶体; 荧光光谱测试结果显示, 样品的上转换发光强度随着Gd³⁺掺杂比例的升高呈现出先增强后减弱的趋势, 并且在Gd³⁺掺杂浓度为30 mol%时达到最强。 其次, 进一步研究了Gd³⁺掺杂浓度30 mol%样品的上转换发光性能与激发功率之间的关系, 激发功率为0.5~1.5 W。 LiGd_0.3Y_0.49F₄∶Yb³⁺/Ho³⁺微米晶体的红色和绿色上转换发光强度之比(R/G)随着激发功率的增加只发生大约12%的变化, 样品的上转换发光并没有因为激发功率的增加而发生明显的变色, 仍然可以发出稳定明亮的绿色光。 这一现象表明, Gd³⁺的掺入很好地改善了样品的上转换发光性能, 这种稳定高效的发光性能保证了其良好的防伪性能。 最后, 将Gd³⁺掺杂浓度为30 mol%的LiYF₄∶Yb³⁺/Ho³⁺微米晶体粉末与丝网金属油墨按照一定比例混合制成丝网防伪油墨, 通过丝网印刷技术在玻璃基底上印制了“西安”字样的防伪标识图案, 经过干燥处理后在980 nm激光的激发下, 发出明亮且稳定的绿色可见光, 制成的防伪标识图案具有发光强度高、 易于识别、 不易脱落的特点, 可被广泛应用于防伪领域。

染料敏化太阳能电池(DSSC)是太阳能电池研究的热点领域之一, 使用丝网印刷技术制备以纳米晶多孔TiO₂薄膜为光阳极的DSSC具有低成本、 简单的制备工艺和高的光电转换效率(PCE)的特点, 这类太阳能电池受到人们广泛关注。 为了提高这类太阳能电池的光电转换效率, 通过采用不同网目相同印刷胶体制备了太阳能电池的光阳极优化印刷工艺十分重要, 采用不同网目的方法研究印刷工艺对太阳能电池光伏性能的影响是十分有效的。 用溶胶-凝胶法制备了TiO₂胶体, 通过扫描电镜看出TiO₂薄膜具有多孔结构, 其高比表面积有利于薄膜对染料分子的吸附, 也有利于提高电池对太阳光的吸收率。 经过高温烧结后丝网印刷的TiO₂薄膜展现了明显的锐钛矿结构较窄衍射峰, 意味着TiO₂颗粒已经完全晶化且粒径增加。 制备目数从100增到300导致网孔直径减少而薄膜变得更加致密, 使得TiO₂薄膜的XRD衍射峰逐渐增强, 而从300目增到400目时由于网孔过小导致TiO₂胶体通过网孔数量变小使得衍射峰强度下降。 用不同网目印刷了单层TiO₂光阳极研究DSSCs光伏性能的变化情况, 发现制备目数是200目和300目印刷太阳能电池的性能较好, 而400网目印刷太阳能电池的性能最差, 这与XRD观察的结果一致。 再分别采用网目为100目、 200目、 300目和400目的印网将胶体印刷成了多层TiO₂薄膜, 以此为基础组装DSSC。 实验结果表明: 通过不同组合网目的丝网印刷制备TiO₂薄膜, 组装后的染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到了显著提升, 其中以300目+200目+100目三层叠印时得到的优化光阳极的最高电池效率达到6.9%。 以丝网印刷的方法制备电极不需要进行任何化学处理, 在较高网目制备底层的情况下印刷的薄膜均匀牢固, 且电池制备的步骤简单、 重复性好, 能量转换效率较高。

Li ions affect the upconversion efficiency by changing the local crystal field of the luminescent center. Herein, in order to improve the upconversion efficiency of NaYF₄:Yb³⁺/Eu³⁺, a series of NaYF₄:Yb³⁺/Eu³⁺ micro-particles with different Li⁺ doping concentrations were synthesized by the hydrothermal synthesis method, respectively. Firstly, the structure and morphology of NaYF₄:Yb³⁺/Eu³⁺ upconversion micro-particles (UCMPs) with different doping concentrations were analyzed by X-ray diffraction and a scanning electron microscope (SEM). SEM results show that the UCMPs are not only highly crystallized, but also have hexagons with different Li⁺ concentrations of NaYF₄:Yb³⁺/Eu³⁺. X-ray diffraction shows that the crystal field around Eu³⁺ changes with the increase of Li⁺ concentration. Then, the fluorescence spectrum of NaYF₄:Yb³⁺/Eu³⁺ was studied under the irradiation of a 980 nm laser. The results show that the fluorescence intensity of NaYF₄:Yb³⁺/Eu³⁺ with 2% Li⁺ is the strongest, which is twice the intensity of NaYF₄:Yb³⁺/Eu³⁺ without Li⁺. Finally, the fluorescence imaging analysis of NaYF₄:Yb³⁺/Eu³⁺ with 2% Li⁺ concentration was carried out. The UCMPs are used to screen printing to evaluate the imaging effect on different sample surfaces. The results show NaYF₄:Yb³⁺/Eu³⁺ (with 2% Li⁺) has great application prospects in anti-counterfeiting recognition.

利用丝网印刷法在聚酰亚胺基板上制备了Bi_0.5Sb_1.5Te₃/环氧树脂柔性复合热电厚膜, 通过优化Bi_0.5Sb_1.5Te₃粉末含量提高了其电输运性能。复合厚膜在300 K时的最优功率因子达到1.12 mW·m ^-1·K ^-2, 较前期报道的数值提高了33%。抗弯测试表明复合厚膜的电阻在弯曲半径大于20 mm时基本不变, 在弯曲半径为20 mm, 弯曲次数小于3000次时, 仅有轻微增大, 说明其在柔性热电器件领域具有应用潜力。红外热成像技术显示, 在工作电流为0.01 A到0.05 A时, 复合厚膜热电臂两端可以形成4.2 ℃到7.8 ℃的温差, 表明了其在面内制冷领域应用的可能性。