三重态_三重态湮灭上转换的研究进展_伍晚花.pdfVIP

中国科学: 化学 2012 年 第42 卷 第10 期: 1381 ~ 1398 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 自然科学基金项目进展专栏 物理有机化学进展专题 评 述 三重态-三重态湮灭上转换的研究进展 伍晚花, 郭颂, 赵建章* 精细化工国家重点实验室; 大连理工大学化工学院, 大连 116024 *通讯作者, E-mail: zhaojzh@ 收稿日期: 2012-04-23; 接受日期: 2012-05-21; 网络版发表日期: 2012-07-17 doi: 10.1360/032011-241 摘要 三重态- 三重态湮灭(TTA)上转换具有所需激发光能量低(地表太阳光光强即可 关键词 激发) 、上转换量子效率高、吸光能力强、激发发射波长可调等优点, 在光电器件与光反 三重态-三重态湮灭 上转换 应等领域具有重要的潜在应用价值, 近年来受到了广泛关注. 本文介绍了TTA 上转换产 三重态光敏剂 生的机理与上转换量子效率的测定方法, 着重对TTA 上转换三重态光敏剂的分子设计原 上转换 则及目前该类化合物的结构类型进行了综述, 介绍了聚合物中的固态上转换现象及目前 TTA 上转换在光解水制氢、太阳能电池与细胞成像等方面的必威体育精装版应用研究进展. 1 引言 基于 TTA 的上转换最早由Parker 和 Hatchard 在 20 世纪 60 年代提出[17, 18], 他们在菲和萘的混合溶液 上转换是一种通过多光子机制将低能量(长波长) 中通过选择性的激发菲而观察到萘的反斯托克斯延 的光转换为高能量(短波长)光的一项技术, 因其在太 迟荧光(P-型延迟荧光), 即延迟荧光的发射波长比激 阳能电池、人工光合作用、光催化以及光电器件等领 发波长短. 他们提出这种延迟荧光的产生机理是: 能 域的潜在应用价值而受到广泛关注[1~5]. 目前实现上 量给体(菲) 的三重态将能量传递给受体(萘) 的三重态, 转换的技术有很多, 例如利用具有较大双光子吸收 两个受体的三重态交互作用而产生一个激发态的二 截面的染料实现双光子上转换, 或者利用稀土材料 聚体, 最后产生一个处于激发单重态的分子和一个 等实现光波频率的上转换等[1~8]. 但是这些上转换技 回到基态的分子(三重态-三重态湮灭过程), 这种延 术存在诸多缺陷, 如, 所需激发光能量高, 一般需要 迟荧光的强度与激发光强度呈二次方关系. 随后, 他 106 W/cm, 远远高于太阳光在地表的辐射能量(100 们又在普罗黄素与蒽的混合溶液中观察到蒽的 P-型 mW/cm2, 地面上太阳能标准采用 AM1.5G), 另外, 延迟荧光[19]. 此后 Parker 和 Hatchar 及其他研究者利 上转换量子效率低, 光敏剂性能不易调节等, 都使得 用不同的芳香碳氢化合物做受体, 观察它们的延迟 这些技术很难实用化. 荧光[19~22]. 这个领域的发展一直很缓慢, 因为当时研 近年来, 基于三重态-三重态湮灭(triplet-triplet