本发明专利技术涉及一种基于三重态湮灭上转换近红外光光敏剂及其上转换体系应用；合成了一种具有高的摩尔消光系数的近红外光吸收的三重态光敏剂材料。实现这种材料在三重态‑三重态湮灭上转换当中的应用。使之与另外一种分子——湮灭剂9,10,11,12‑四苯基并四苯或者N,N’‑二(2‑己基庚基)‑3,4,9,10四酸二酰亚胺组成上转换体系。具有邻二酚氧基取代的金属酞菁外环结构。中心金属为钌。本发明专利技术这种材料与之能级匹配的三重态湮灭剂组成上转换体系，可以有效地将近红外光转换至可见光，为太阳能电池提供了一种新材料，通过增大可见光的能量，从而增大光伏电池对光的吸收提高电池的光电转化效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及上转换材料
，具体涉及到一种三重态湮灭上转换体系的高效的近红外光光敏剂材料，并与9,10,11,12-四苯基并四苯或者N,N’-二(2-己基庚基)-3,4,9,10四酸二酰亚胺组成的体系在近红外光到黄光的上转换中的应用。
技术介绍
光子上转换是一种能够将低能量长波长的光转换成高能量短波长光的技术。能够实现光子上转换的方法一般有双光子吸收上转换，稀土材料上转换，以及近年来发展起来的三重态-三重态湮灭上转换。相对于前两者来说，三重态-三重态湮灭上转换所需光照强度低，上转换效率高，而且激发发射波长可调。因此三重态-三重态湮灭上转换在有机太阳能、光催化以及光电器件的领域具有较大的应用价值。三重态-三重态湮灭上转换。基于三重态-三重态湮灭上转换的体系一般包括两部分，吸收长波长低能量光的光敏剂以及发射短波长高能量光的湮灭剂。三重态-三重态湮灭上转换过程如下：1)首先光敏剂分子被光激发到其第一单重态激发态，通过系间窜越，得到光敏剂分子的第一三重态激发态；2)布居在第一三重态激发态光敏剂分子与其周围的湮灭剂分子发生三重态三重态的能量转移，得到湮灭剂分子的第一三重态激发态，这个过程一般是通过分子碰撞来完成的；3)待处于三重态激发态的湮灭剂分子达到一定浓度后，两个三重态激发态的湮灭剂分子就会发生三重态-三重态湮灭得到一个处于单重态的湮灭剂分子以及一个处于基态的湮灭剂分子；4)处于单重态的湮灭剂分子发生荧光辐射，即发出上转换了的光。目前为止，研究较为成熟的三重态-三重态上转换体系是绿光到蓝光的体系(R.R.Islangulov,D.V.KozlovandF.N.Castellano,LowpowerupconversionusingMLCTsensitizers,Chem.Commun.,2005:3776-3778.；T.N.Singh-Rachford,R.R.IslangulovandF.N.Castellano,PhotochemicalUpconversionApproachtoBroad-BandVisibleLightGeneration,J.Phys.Chem.A,2008,112(17):3906-3910.)。然而，要实现上转换体系的现实应用，特别是对于增强有机太阳能电池对占有太阳光谱很大比例的近红外光的利用来说，现实近红外光到可见光的上转换意义更大。目前实现近红外光到可见光的上转换体系报道较少(F.Deng,J.R.Sommer,M.Myahkostupov,etal.,Near-IRphosphorescentmetalloporphyrinasaphotochemicalupconversionsensitizer,Chem.Commun.,2013,49(67):7406-7408.J.-H.Olivier,Y.Bai,H.Uh,etal.,Near-Infrared-to-VisiblePhotonUpconversionEnabledbyConjugatedPorphyrinicSensitizersunderLow-PowerNoncoherentIllumination,J.Phys.Chem.A,2015,119(22):5642-5649,)。
技术实现思路
本专利技术的目的是合成了一种具有高的摩尔消光系数的近红外光吸收的三重态光敏剂材料。本专利技术的另一个目的是实现这种材料在三重态-三重态湮灭上转换当中的应用。使之与另外一种分子——湮灭剂9,10,11,12-四苯基并四苯或者N,N’-二(2-己基庚基)-3,4,9,10四酸二酰亚胺组成上转换体系。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：具有高摩尔消光系数(附图图1所示)的近红外吸收的材料八-α,β-(邻苯二酚氧基)金属酞菁羰基钌(RuPcCO)结构如下：邻二酚氧基取代的金属酞菁外环结构。中心金属为钌。本专利技术的近红外吸收三重态光敏剂的制备方法：氩气气氛下，在有机溶剂中取代邻苯二甲腈直接合成无金属酞菁，然后通过金属的灌入或者是通过取代邻苯二甲腈在钌盐的存在下，通过模板法制备或者是取代邻苯二甲腈通过金属锂催化然后同钌盐进行金属交换制备。所使用有机溶剂为正戊醇、正己醇、正辛醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲亚砜；同时使用或者不使用催化剂DBU，反应温度为溶剂的沸点，反应时间在10-36h。使用的钌盐包括氯化亚钌、无水氯化钌、三水合氯化钌或十二羰基三钌。本专利技术的近红外吸收三重态光敏剂在三重态湮灭上转换当中的应用：作为近红外吸收材料与9,10,11,12-四苯基并四苯(紫外-可见吸收、荧光光谱附图图2所示)或N,N’-二(2-己基庚基)-3,4,9,10四酸二酰亚胺(紫外-可见吸收、荧光光谱附图图3所示)组成上转换对，在溶液体系中实现吸收近红外光发射黄光的目的。本专利技术使用9,10,11,12-四苯基并四苯或N,N’-二(2-己基庚基)-3,4,9,10四酸二酰亚胺作为三重态湮灭剂。光敏剂与湮灭剂9,10,11,12-四苯基并四苯或N,N’-二(2-己基庚基)-3,4,9,10四酸二酰亚胺的摩尔比是1:100-1:400，湮灭剂浓度为0.1mM-20mM。所使用的溶剂有N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、氯仿、甲苯或苯腈。上述材料适合用于三重态-三重态湮灭上转换的光敏剂，因此本专利技术还公开了上述材料在三重态-三重态湮灭上转换当中的应用。与上述材料相匹配的三重态湮灭剂从以下材料中选取(9,10,11,12-四苯基并四苯(Rubrene)和N,N’-二(2-己基庚基)-3,4,9,10四酸二酰亚胺(PDI))：上述上转换体系中使用的光敏剂湮灭剂的摩尔比是1:100-1:400，湮灭剂浓度为0.1mM-20Mm.上述上转换体系所使用的溶剂有N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、氯仿、甲苯、苯腈等有机溶剂。本专利技术的效果：本专利技术报道了一种具有高摩尔消光系数的近红外光吸收材料，这种材料与与之能级匹配的三重态湮灭剂组成上转换体系，可以有效地将近红外光转换至可见光(附图图4所示，以Rubrene组成上转换体系为例)，为太阳能电池提供了一种新材料，通过增大可见光的能量，从而增大光伏电池对光的吸收提高电池的光电转化效率。附图说明图1RuPcCO的紫外-可见吸收光谱；图29,10,11,12-四苯基并四苯的紫外-可见吸吸收光谱和荧光发射光谱；图3N,N’-二(2-己基庚基)-3,4,9,10四酸二酰亚胺的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱；图4光敏剂RuPcCO与湮灭剂Rubrene组成上转换体系吸收发射图；图5RuPcCO与9,10,11,12-四苯基并四苯组成的N,N-二甲基甲酰胺溶液的上转换体系，在不同光照强度下的上转换发光光谱；图6RuPcCO与9,10,11,12-四苯基并四苯组成的氯仿溶液的上转换体系，在不同光照强度下的上转换发光光谱；图7RuPcCO与N,N’-二(2-己基庚基)-3,4,9,10四酸二酰亚胺组成的甲苯溶液的上转换体系，在不同光照强度下的上转换发光光谱。具体实施方式以下结合具体实施例来对上转换三重态光敏剂材料的制备作进一步的说明，但本专利技术所要求保护的范围并不局限于实施例所涉及的范围。实施例一：通过合成无金属酞本文档来自技高网...
【技术保护点】
近红外吸收三重态光敏剂；其特征是的结构式如下：
【技术特征摘要】
1.近红外吸收三重态光敏剂；其特征是的结构式如下：2.根据权利要求1所述的光敏剂，其特征在于邻二酚氧基取代的金属酞菁外环结构。3.根据权利要求1所述的光敏剂，其特征在于中心金属为钌。4.权利要求1的近红外吸收三重态光敏剂的制备方法，其特征在于：氩气气氛下，在有机溶剂中取代邻苯二甲腈直接合成无金属酞菁，然后通过金属的灌入或者是通过取代邻苯二甲腈在钌盐的存在下，通过模板法制备或者是取代邻苯二甲腈通过金属锂催化然后同钌盐进行金属交换制备。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所使用有机溶剂为正戊醇、正己醇、正辛醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲亚砜；同时使用或者不使用催化剂DBU，反应温度为溶剂的沸点，反应时间在10-36h。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：使用的钌盐包括氯化亚钌、无水氯化钌、三水合氯化钌或十二羰...
【专利技术属性】
技术研发人员：李祥高，韩建雷，王世荣，肖殷，尤静，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。