[發明專利]吩噻嗪弱光上轉換體系及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010614535.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111748341B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 王筱梅;于雪;黃蘇琴;葉常青;梁作芹;陳碩然;周宇揚
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;H01L31/055
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明公開了吩噻嗪弱光上轉換體系及其制備方法與應用，將發光劑、吩噻嗪鹽在DMF溶劑中混合，得到吩噻嗪弱光上轉換體系。本發明的目的報道一類即不含貴金屬也不含重原子的吩噻嗪鹽作為敏化劑，與紅熒烯發光劑組成二元體系，可將655?nm的近紅外光轉化為~560?nm的黃光，這種紅?轉?黃上轉換發光與硅電池耦合，可使硅電池的光電流密度提高。

技術領域

本發明涉及一類不基于重原子效應（即不含重金屬元素也不含鹵素重原子）的三線態敏化技術，屬于有機弱光上轉換領域；具體涉及純有機染料吩噻嗪鹽敏化紅熒烯實現紅-轉-黃弱光上轉換。

背景技術

在三線態-三線態湮滅上轉換（TTA-UC）過程中，首先是敏化劑吸收較低能量的光子，繼而發生系間竄躍、三線態-三線態能量轉移等微觀過程，最后產生高能量上轉換光子。可見，敏化劑的作用至關重要。有效的敏化劑應當具有大的系間竄躍幾率、高的三線態能級和長的三線態壽命（后兩者可確保大的三線態-三線態能量轉移）。目前最常用的敏化劑為貴金屬配合物，其原因在于貴金屬配合物系間竄躍幾率為100%，敏化效果好，上轉換效率高；然而，貴金屬敏化劑制備困難，產率低造價高。因此，含碘或溴的鹵素敏化劑通常作為貴金屬配合物的替代品，其原理也是在于重原子效應，且含碘或溴的鹵素敏化劑在制備過程中存在著環境污染問題，因此，不含重原子的（heavy-atom-free）有機敏化劑的研發最受青睞。

目前，已報道的不含重原子（heavy-atom-free）的有機敏化劑僅三例。如2009年Castellano報道的2,3-丁二酮作為敏化劑，與激光染料2,5-二苯惡唑（PPO）為發光劑，在脫氣的苯中實現了由442?nm的藍光上轉換為360?nm的紫外光；2016年馬玉國利用咔唑基二氰基苯（CDCB）作為敏化劑，與2,7-二叔丁基苝（DBP）為發光劑復配，也實現了藍光-轉-紫外光上轉換。2013年趙建章報道一種含氟的Bodipy二聚體作為敏化劑，與發光劑苝衍生物復配，實現了綠-轉-藍上轉換。然而，目前尚未見非重原子敏化劑用于近紅光-轉-黃光的上轉換報道。由于近紅外光的上轉換在利用太陽能方面具有潛在的應用價值，且使用不含重金屬的有機化合物作為敏化劑具有成本低和環境友好等特點，具有更為重要的應用價值。

發明內容

本發明的目的報道一類即不含貴金屬也不含重原子的吩噻嗪鹽作為敏化劑，與紅熒烯發光劑組成二元體系，可將655?nm的近紅外光轉化為~560?nm的黃光，這種紅-轉-黃上轉換發光與硅電池耦合，可使硅電池的光電流密度提高1.4?mA/cm²。

本發明采用如下技術方案：

吩噻嗪弱光上轉換體系，包括發光劑、吩噻嗪鹽；進一步包括溶劑。

本發明公開了上述吩噻嗪弱光上轉換體系的制備方法，包括以下步驟，將發光劑、吩噻嗪鹽在溶劑中混合，經過氬氣除氧，得到吩噻嗪弱光上轉換體系。

優選的，發光劑為紅熒烯，吩噻嗪鹽為敏化劑，溶劑為DMF組成。

本發明中，將吩噻嗪弱光上轉換體系裝入比色皿中，在激發光照射下得到上轉換光譜；激發光由655?nm半導體激光器發出，激發光強度為200~2000mW·cm²。

本發明中，所述敏化劑吩噻嗪鹽的化學結構式如下：

所述發光劑的化學結構式如下：

本發明中，發光劑、吩噻嗪鹽的摩爾比為0.5～3.5∶1。

本發明中，所述吩噻嗪弱光上轉換體系的激發光波長為655nm，激發光強度為200~2000mW/cm²。