[发明专利]一种基于三重态-三重态湮灭的固态上转换发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于三重态‑三重态湮灭的固态上转换发光材料，涉及光子上转换技术领域，所述固态上转换发光材料包括光敏剂和具有9,10‑二苯基乙烯基蒽类结构的湮灭剂，所述的湮灭剂是具有聚集诱导发光性质(AIE)。本发明中的固态上转换发光材料是由光敏剂物理掺杂湮灭剂中而成，由于湮灭剂在固态具有规整的结构，而且固态具有高荧光量子产率，有利于湮灭剂间的能量迁移以及避免上转换发光的自猝灭，一定程度上解决了固体中湮灭剂发生聚集导致的自猝灭问题。同时，固体中湮灭剂三重态之间快速的能量迁移，有利于湮灭剂分子的三重态‑三重态湮灭过程，进而利于上转换发光效率的提高。

技术领域

本发明涉及光子上转换技术领域。更具体地，涉及一种基于三重态-三重态湮灭的固态上转换发光材料及其制备方法。

背景技术

光子上转换是一种吸收两个或多个低能量光子，并将其转化为高能量光子并释放出来的技术。光子上转换在太阳能转换、生物成像和诊疗等领域亦显示出广阔的应用前景，受到了越来越多的关注。目前，实现上转换发光的体系主要有双光子吸收上转换、稀土掺杂纳米上转换、非线性光学材料和三重态-三重态湮灭上转换(triplet-tripletannihilation，TTA)。相比于其他上转换手段，三重态-三重态湮灭上转换具有可以使用低功率的非相干激发光源的优点，所需光功率密度可以与地球表面太阳辐射强度相当(100mW/cm²)或者更低。另外，通过选择不同的三重态光敏剂和受体(即湮灭剂)来还可以实现对吸收波长和发射波长的调控。

TTA上转换的机理为：光敏剂分子受到光激发达到激发单重态，然后通过系间窜越到达激发三重态，三重态光敏剂分子通过能量传递将受体分子敏化，两个处于三重态的受体分子互相碰撞(TTA)产生一个处于单重激发态的受体和一个回到基态的受体，最后，处于单重激发态的受体回到基态时发出高能量的光。

三重态-三重态湮灭上转换涉及光敏剂和湮灭剂的三重态，而氧气作为三重态的猝灭剂，因为要防止氧气对给-受体的三重态的猝灭，因此三重态-三重态湮灭上转换通常在是在除氧的的溶液中进行。这限制了TTA上转换在许多领域的应用，因此发展聚集态或固态TTA上转换体系对于将来应用化更为有利。近年来，研究人员将上转换体系引入到聚合物(Adv.Funct.Mater.2012,22,139.)、有机凝胶(J.Am.Chem.Soc.2015,137,1887.)、微胶囊(J.Am.Chem.Soc.2012,134,17478.)等体系中，为TTA的应用开辟了新的途径。

虽然研究人员在开发新的固态或准固态TTA上转换体系方面做出了很多努力，但是目前这些体系的性能与均相溶液相比还有很大的差距。因此如何提高固态三重态-三重态间能量传递和迁移效率，增加三重态激子在固态环境中的湮灭效率，减少浓度导致或聚集态下受体激发态的自猝灭，提升聚集态上转换发光性能至关重要，也具有很大的挑战。

因此，需要提供一种基于三重态-三重态湮灭的固态上转换发光材料，至少解决上述之一的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于三重态-三重态湮灭的固态上转换发光材料。本发明中首次将基于二苯基乙烯基蒽结构的分子应用于三重态-三重态湮灭上转换发光材料，提供了一种新的固体上转换发光材料。通过将光敏剂与湮灭剂通过物理掺杂得到上转换发光材料，光敏剂分子吸收长波长光子形成激发单重态，然后系间窜越到光敏剂激发三重态，三重态光敏剂分子通过能量传递将湮灭剂分子敏化，两个处于三重态的湮灭剂分子互相碰撞发生三重态-三重态湮灭过程，产生一个回到基态的湮灭剂和一个处于单重激发态的湮灭剂，最后处于单重激发态的湮灭剂发出短波长的荧光光，实现光子上转换。其中二苯基乙烯基蒽结构，在固态具有高的发光量子产率，具有聚集态发光增强的性质，在有机溶剂中溶解度好，具有较好的光稳定性，易于加工处理，以该化合物为湮灭剂可以有效的解决湮灭剂上转换发光自猝灭的问题，能够实现低激发光功率条件下固态红光到绿光的上转换发光，是一种新型的固态上转换发光材料。