水溶性树枝状光敏剂与聚集态发光剂的纳米复合及非相干光上转换特性研究

太阳能源的开发是世界性的课题，全球都在攻关。太阳光频率"上转换"在柔性平板显示、太阳能电池、太阳光聚光器以及湖泊水质清洁等领域具有应用价值，是学术价值高、应用潜力大的崭新课题。太阳光上转换研究国外刚刚起步，国内尚未见文献报道。目前报道，"上转换"材料在非相干光（强度在0.8 mW cm-2~10 W cm-2）辐照下，其上转换效率可达1～6％。上转换效率低和材料易老化是遏制太阳光上转换应用的主要瓶颈。.本项目突破现有的使用有机溶剂为分散介质，提出"水溶性光敏剂与发光剂的纳米复合"以期提高上转换效率和稳定性。借助树枝状分子的宽波段强吸收带扩大对太阳光的收集范围；提出利用发光剂聚集态荧光增强效应克服发光剂荧光猝灭和疏水性。通过光敏剂与发光剂在金属纳米粒子表面复合，调控聚集体结构（H-和J-聚集体）使发射带位于光敏剂的光学窗口，为制备环境友好、高效率、稳定性好的太阳光上转换材料寻找一条新途径

主要开展以下几个方面研究工作：. (一) 设计、合成一系列具有聚集态荧光增强（AIEE）特性化合物. 通过分子设计，新发现四个系列具有聚集态荧光增强（AIEE）特性，这些体系有一个共性，即分子内旋转受限是导致AIEE特性主因。这些分子材料分属如下四类分别为：(a) 三苯胺/咔唑-查尔酮衍生物；(b) 蒽系列衍生物；(c) 芘系衍生物；和(d) 四苯乙烯衍生物；其中，(a)和(b)系列已获得发明专利。. (二) 研究聚集态荧光增强（AIEE）分子结构与性能. 以自制的四个系列（30个）的化合物为研究对象，通过测试分子的光物理性质，考察了材料在聚集态时对荧光性质的影响；通过晶体结构分析，探讨了发光材料“聚集态荧光增强”特性的构效关系。. 通过对具有聚集态荧光增强(AIEE)发光剂的电致发光性能研究，发现一个有趣的现象：AIEE发光剂作为活性层的OLEDs在电场中均表现出双发光峰，即双EL峰。这很有意义，因为有可能通过蓝光和黄光的获得单组份活性层的白光器件。. (三) 研究弱光(100~1000 mWcm-2)上转换的转化效率的构效关系. 以自制的蒽衍生物为发光剂，自制的重金属卟琳为光敏剂，复配得到一系列发光剂-光敏剂二组分体系。研究不同体系的弱光上转换的转化效率，探讨分子之间Stoke’s位移（即光敏剂的吸收峰位与发光剂发光峰位）与“频率上转换”效率之间的构效关系。. 目前的研究结果表明：AIEE特性的发光剂与光敏剂的三线态能量能量交换效果不明显，可能是由于两者的能量交换来自于分子之间行为，具有聚集态荧光增强(AIEE)发光剂与光敏剂的上转换性能仍在继续深入研究之中。. (四)以自制新型三苯胺衍生物为体系，展开双光子聚合、有机光伏（OPV）和光催化性能的研究。. 经过三年的努力，现已较好地完成基金项目各项预期指标：1）发表科研论文23篇（其中SCI期刊论文20篇、EI期刊论文3篇）；2）获得发明专利6项；3）主编《有机光电材料与器件》专著1部；4）获得中国石油化工协会技术发明三等奖1项；5）在国际（内）学术会议上做邀请报告3次，国际（内）学术会议上做分会（口头）报告6次；6）.培养了8名硕士生、2名博士生。