弱光上轉(zhuǎn)換材料、構(gòu)效關(guān)系與應(yīng)用研究.pdf

1、基于三線態(tài)-三線態(tài)湮滅機(jī)制(triplet-triplet annihilation, TTA)的弱光上轉(zhuǎn)換由于在太陽(yáng)能電池、光催化、生物成像、光電器件以及三維光存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值而受到人們的廣泛關(guān)注。弱光上轉(zhuǎn)換材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系以及上轉(zhuǎn)換發(fā)光的探究是目前國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究課題之一。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴材料設(shè)計(jì)與制備為了研究弱光上轉(zhuǎn)換，基于文獻(xiàn)知識(shí)，本文對(duì)卟啉和蒽衍生物展開(kāi)分子設(shè)計(jì)，制備了一系列卟啉與蒽衍生

2、物材料，分別是擁有較長(zhǎng)的磷光壽命的：四苯基卟啉鈀（PdTPP）和四苯基卟啉鉑（PtTPP），以及具有很好的熒光性能的：蒽（An），9,10-二苯基蒽（DPA），2-氯代-9,10-二萘基蒽（DNACl），2-氰基-9,10-二萘基蒽（DNACN），2-甲酯基-9,10-二甲苯基蒽（DTAMA）。
　?、平饘倥湮粚?duì)上轉(zhuǎn)換的影響我們首先研究了雙組分 PdTPP/DTAMA和PtTPP/DTAMA的上轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，討論了金屬鈀、鉑配位對(duì)上轉(zhuǎn)

3、換效率的影響，發(fā)現(xiàn)鈀配位的卟啉有利于弱光上轉(zhuǎn)換。在DMF中，由鈀配位的三線態(tài)敏化劑PdTPP呈現(xiàn)出較長(zhǎng)的磷光壽命（15.4μs），較小的非磷光衰減速率常數(shù)（9.75×104 s-1）和較大的磷光量子產(chǎn)率（0.45％），這些動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)都有利提高三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移（TTT）效率。最終我們?cè)诘凸β拭芏?0mW?cm-2的激發(fā)下（532 nm），通過(guò)相對(duì)上轉(zhuǎn)換效率公式，我們計(jì)算得出PdTPP/DTAMA的上轉(zhuǎn)換效率（Φuc）高達(dá)19.12%，而Pt

4、TPP/DTAMA的是13.23%，所以，金屬鈀配位比鉑配位的敏化劑更有利于提高上轉(zhuǎn)換效率。最終，我們確定了鈀配位的卟啉比較適合做上轉(zhuǎn)換的敏化劑材料。
　?、前l(fā)光劑結(jié)構(gòu)對(duì)上轉(zhuǎn)換的影響我們側(cè)重研究了發(fā)光劑的熒光動(dòng)力學(xué)對(duì)弱光上轉(zhuǎn)換的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)光劑的輻射衰減速率常數(shù)(kf)與非輻射衰減速率常數(shù)(knr)的比值控制著發(fā)光劑的熒光發(fā)射過(guò)程。實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與理論計(jì)算的對(duì)比揭示了TTT效率(TTT)和熒光量子效率在上轉(zhuǎn)換效率上有共同的貢獻(xiàn)

5、，而三線態(tài)-三線態(tài)湮滅(TTA)是可以忽略不計(jì)的。為了研究弱光上轉(zhuǎn)換在光電化學(xué)方面的應(yīng)用，我們找到了對(duì)藍(lán)光非常敏感的ZnCdS光催化劑半導(dǎo)體，以此半導(dǎo)體為光陽(yáng)極，通過(guò)用綠-轉(zhuǎn)-藍(lán)上轉(zhuǎn)換熒光輻射負(fù)載在FTO導(dǎo)電玻璃上的ZnCdS，我們成功觀察到了上轉(zhuǎn)換藍(lán)光響應(yīng)的光電流。
　?、然诰G-轉(zhuǎn)-藍(lán)弱光上轉(zhuǎn)換微乳液性能研究以PdTPP為敏化劑，DPA、DNACl為發(fā)光劑，制備了無(wú)毒環(huán)保、無(wú)需除氧脫氣、空氣穩(wěn)定的上轉(zhuǎn)換的微乳液，研究了上轉(zhuǎn)換微

6、乳液的相轉(zhuǎn)變，首次發(fā)現(xiàn)了微乳液的相轉(zhuǎn)變溫度（PIT=38 OC）。之后我們側(cè)重研究了微乳液中敏化劑磷光動(dòng)力學(xué)對(duì)弱光上轉(zhuǎn)換的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)決定微乳液中上轉(zhuǎn)換效率的是敏化劑的磷光壽命而不是磷光強(qiáng)度。
　?、删G-轉(zhuǎn)-藍(lán)上轉(zhuǎn)換的應(yīng)用研究我們首次研究了微乳液弱光上轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)羅丹明 B(RhB)的光降解。結(jié)果發(fā)現(xiàn)綠-轉(zhuǎn)-藍(lán)上轉(zhuǎn)換光的能量與 ZnCdS價(jià)帶和導(dǎo)帶的能級(jí)差相符，通過(guò)上轉(zhuǎn)換的光照射就能產(chǎn)生電荷分離。結(jié)果，綠-轉(zhuǎn)-藍(lán)上轉(zhuǎn)換的光照射100