【摘要】：三線態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換(TTA)是吸收低能量(長波長)的光,發(fā)出高能量(短波長)光的過程。優(yōu)勢是激發(fā)光能量低(太陽光的強(qiáng)度即可滿足要求),這一特性使其在太陽能應(yīng)用(有機(jī)光伏、光催化)和生物光子學(xué)(熒光顯微、生物成像)等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用,開展TTA-UC材料的研究成為當(dāng)前有機(jī)光電領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本論文研究的主要內(nèi)容如下:1.材料的合成為增加敏化劑的多樣性,改善上轉(zhuǎn)換性能,本文設(shè)計(jì)合成了一系列多層結(jié)構(gòu)重金屬鈀/鉑酞菁、卟啉配合物,分別命名為PtPc_2、PdPc_2、Pd_2Pc_3、Pt(MeTPP)2、Pd(MeTPP)_2。這幾種材料是用來作為上轉(zhuǎn)換體系中的敏化劑材料。主要改善了酞菁材料的溶解性能,提高了酞菁/卟啉材料的三線態(tài)磷光壽命等。2.敏化劑結(jié)構(gòu)對上轉(zhuǎn)換性能的影響我們系統(tǒng)對比了不同中心金屬,不同空間層數(shù)酞菁/卟啉類敏化劑的上轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。在酞菁作敏化劑,與紅熒烯構(gòu)成雙組份體系,在對比上轉(zhuǎn)換強(qiáng)度與效率時(shí),得出:Pd_2Pc_3(300、0.64%)PdPc_2(220、0.58%)PtPc_2(125、0.42%)。在卟啉類敏化劑與DPA構(gòu)成雙組份,對比上轉(zhuǎn)換強(qiáng)度與效率時(shí),得出:Pt(MeTPP)2(3200、13.5%)PtMeTPP(1800、18.5%);Pd(MeTPP)_2(9100、21.8%)PdMeTPP(6900、29%)。結(jié)合酞菁與卟啉的規(guī)律,本文得出金屬Pd比Pt配位時(shí)的上轉(zhuǎn)換性能更卓越;敏化劑空間結(jié)構(gòu)層數(shù)越多,敏化劑三線態(tài)磷光壽命越長,三線態(tài)能級越高,最終促使上轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度和效率也越大。3.新型TTA上轉(zhuǎn)換介質(zhì)我們利用O/W微乳液介質(zhì)解決了紅熒烯發(fā)光劑見光,遇氧氣發(fā)生分解和上轉(zhuǎn)換溶液除氧的問題。對比甲苯作溶劑時(shí),在兩個(gè)小時(shí)持續(xù)的強(qiáng)光照下,紅熒烯的濃度幾乎不降低,上轉(zhuǎn)換熒光效率也得以保持。
【圖文】：

構(gòu)成雙組分體系以實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換熒光，包含敏化劑和發(fā)光劑，主要通過敏化劑與發(fā)光劑之間的三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)（如圖 1.4 所示）。其過程大致包括以下幾個(gè)步驟：1、敏化劑吸收一個(gè)光子躍遷到第一激發(fā)態(tài)，其中的一部分通過系間竄越（ISC）到達(dá)其第三激發(fā)態(tài)；2、處于三線態(tài)的敏化劑將能量傳遞到發(fā)光劑上，使其躍遷至三線態(tài)（TTT）；3、兩個(gè)具有三線態(tài)能量的發(fā)光劑之間發(fā)生碰撞，經(jīng)過三線態(tài)-三線態(tài)湮滅（TTA）回落到基態(tài)，并發(fā)出上轉(zhuǎn)換熒光。在 Jablonski 能級圖圖 1.5 中，我們可以簡單明了地看到 TTA 上轉(zhuǎn)換過程中能量轉(zhuǎn)移的過程[42]。根據(jù)能級圖，在這個(gè)過程中，需要幾個(gè)因素，首先對敏化劑，要求材料的三線態(tài)壽命要長，并能輕松地從隙間穿越跳過單線態(tài)達(dá)到高能態(tài)。對于發(fā)光劑，需要具有較高的熒光量子產(chǎn)率，且在體系中發(fā)光劑的濃度要足夠高，這樣有利于兩個(gè)處于三線態(tài)的發(fā)光劑分子彼此碰撞，湮滅發(fā)出熒光，發(fā)光劑的單線態(tài)能級要低于三線態(tài)能級的一半。對兩個(gè)分子，其相互之間的能級匹配也尤為重要，另外還要求，敏化劑的三線態(tài)能級要高于發(fā)光劑的三線態(tài)能級。通過上述結(jié)論，得出發(fā)出一個(gè)上轉(zhuǎn)換光子，即有兩個(gè)三線態(tài)發(fā)光劑彼此作用，這使得 TTA 上轉(zhuǎn)換的熒光強(qiáng)度與吸收光強(qiáng)度可用平方數(shù)學(xué)模型建模[43,67]。

蘇州科技大學(xué)碩士論文 第一章 緒論1.3.1 光敏劑材料（1）金屬卟啉[63-68]金屬卟啉配合物被廣泛的用作上轉(zhuǎn)換敏化劑材料（見圖 1.6），受到其獨(dú)有的大環(huán)共軛結(jié)構(gòu)（即四個(gè)次甲基與四個(gè)吡咯環(huán)互相成環(huán)），其性能上有諸多優(yōu)點(diǎn)：(1)具有多個(gè)共軛 π-π 電子對；(2)具有出色的光、熱穩(wěn)定性；(3)分子配位多；(4)環(huán)內(nèi)空穴可與多重金屬元素配位，實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換的多樣性。重金屬卟啉配合物大多具有 50 微秒以上的三線態(tài)壽命，常被用作上轉(zhuǎn)換體系敏化劑[51, 52]；太陽光中很大一部分能量分布在可見光、紅光及近紅外區(qū)域，，通過分子設(shè)計(jì)，金屬卟啉配合物在這些波段處可以實(shí)現(xiàn)高吸收值，這對實(shí)現(xiàn)太陽光上轉(zhuǎn)換是有利的，拓寬了上轉(zhuǎn)換的應(yīng)用范圍。其中，很多的科學(xué)論文中，研究者們多以金屬鈀、鉑卟啉配合物作為上轉(zhuǎn)換體系的三線態(tài)敏化劑[53-59]。
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O641.4

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本文編號(hào)：2538711