【摘 要】
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弱光上转换是将低能量光子转换为高能量光子的光物理现象。根据不同机理,弱光上转换分为三线态-三线态湮灭上转换（Triplet-triplet annihilation upconversion,TTA-UC）和单光子吸收上转换（One-photon absorption upconversion,OPA-UC）。本文围绕这两种上转换机制,开展“红-转-黄”上转换构效关系的研究,并将其应用于太阳能电池
【基金项目】
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国家自然科学基金； 苏州市科技计划项目基金； 江苏省高等教育优势学科专项基金；
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弱光上转换是将低能量光子转换为高能量光子的光物理现象。根据不同机理,弱光上转换分为三线态-三线态湮灭上转换（Triplet-triplet annihilation upconversion,TTA-UC）和单光子吸收上转换（One-photon absorption upconversion,OPA-UC）。本文围绕这两种上转换机制,开展“红-转-黄”上转换构效关系的研究,并将其应用于太阳能电池、荧光丝绸、高浓度离子检测及含氧量检测等方面。研究内容和主要创新点如下:1.含酞菁钯光敏剂的红-转-黄上转换:自制了两个环外具有σ-π和p-π共轭的可溶性钯酞菁（TBPc Pd和POPc Pd）,将它们作为光敏剂分别与不同的发光剂构成二元体系,研究光敏剂三线态能级(ET1)和光敏剂/发光剂之间三线态能级差（△E）对上转换性能的影响。结果表明:含σ-π共轭的钯酞菁具有较高的三线态能级,故有利于光敏剂的三线态能量迁移至发光剂（TTT）,使得上转换效率明显提高。有趣的是,当光敏剂的三线态能级低于发光剂时（即△E（27）0）,TTT行为也能发生;当△E≈-0.05 e V时,TTT便不再发生。本文提出判断TTA-UC体系的量化标准,这对研发TTA-UC上转换体系具有鉴别作用。2.罗丹明衍生物红-转-黄上转换:研究了罗丹明类衍生物的单光子吸收上转换性能（OPA-UC）,发现它们具有浓度诱导上转换增强（CIUE）效应。这是浓度增大,分子间相互作用也随之增大,使得分子内旋转受阻（RIR）增大所致。以水凝胶为介质进一步证实了这一观点:与水相介质相比,发光剂在水凝胶介质中形成的H-bond更强,导致RIR提高更甚,故水凝胶上转换强度提高了数十倍。研究表明:CIUE效应在固态发光材料和高浓度离子检测方面具有重要应用价值。3.苯并吡喃茚衍生物红-转-黄上转换:发现苯并吡喃茚衍生物具有OPA-UC的性能。在655 nm CW半导体激光器激发下,苯并吡喃茚衍生物能发出上转换黄光。研究发现:随着在空气中暴露时间延长,苯并吡喃茚衍生物OPA-UC强度也随之提高。这是由于该化合物可被空气中氧分子氧化,分子共轭程度增大,上转换强度随之增强。利用该特性,可用于空气中含氧量检测,并在食品安全方面具有潜在的应用价值。
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