[发明专利]一种三重态湮灭剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种三重态湮灭剂及其制备方法和应用，所述三重态湮灭剂包括如式I所示结构的[2.2]对环芳烃结构化合物；其中，R为取代的或未取代的具有联苯结构或并苯结构的基团。本发明所涉及的三重态湮灭剂由于具有[2.2]对环芳烃结构，并且在结构中含有两个联苯或并苯结构，能够保证自身具有高发光量子效率，同时能够用作三重态湮灭上转换体系的能量受体，可与敏化剂配合实现效率极高的光子上转换发射，该三重态湮灭剂材料在生物成像、光催化、光伏太阳能电池、显示、光信息的处理和存储等方面具有较大的应用价值。

技术领域

本发明属于上转换材料技术领域，涉及一种三重态湮灭剂及其制备方法和应用，尤其涉及一种双发色团三重态湮灭剂及其制备方法和应用。

背景技术

光子上转换是一种能够将低能量长波长的光转换成高能量短波长光的技术，是提高太阳能利用效率的重要方法。能够实现光子上转换的方法一般有稀土材料上转换，双光子吸收上转换，以及近年来发展起来的三重态-三重态湮灭上转换。相对于前两者来说，三重态-三重态湮灭上转换所需光照强度低，上转换效率高，而且激发发射波长灵活可调，因此三重态-三重态湮灭上转换在生物成像、光催化、光动力治疗以及太阳能电池的领域具有较大的应用价值。

在三重态-三重态湮灭上转换的体系中，敏化剂(能量给体)和能量受体是两个重要组成部分。敏化剂吸收低能量的光子，通过三重态-三重态能量转移将能量转移至受体。两个处于激发三重态的受体发生碰撞，其中一个受体回到基态，另一个受体达到能量更高的激发单重态，通过辐射跃迁实现上转换发光。基于这一特征，三重态-三重态湮灭上转换发光理论量子效率的极限为50％。为了实现高效率的上转换发光，必须开发新的能量受体。

目前为止，三重态-三重态湮灭光子上转换领域报道的最高量子效率为38％，远低于50％。因此，本发明期望开发一种能够实现接近量子效率理论极限的上转换荧光发射的三重态湮灭剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三重态湮灭剂及其制备方法和应用，尤其提供一种双发色团三重态湮灭剂及其制备方法和应用。该三重态湮灭剂具有极高的上转换发光量子效率，其量子效率饱和后最大值达到了42％，这是目前已报道的三重态-三重态湮灭上转换体系中，最高的发光量子效率。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种三重态湮灭剂，所述三重态湮灭剂包括如式I所示结构的[2.2]对环芳烃结构化合物；

其中，R为取代的或未取代的具有联苯结构或并苯结构的基团。

所述联苯结构或并苯结构是指至少两个苯环通过共价连接或并合在一起的结构。

本发明所涉及的三重态湮灭剂由于具有[2.2]对环芳烃结构，并且在结构中含有两个联苯或并苯结构，能够保证自身具有高发光量子效率，同时能够用作三重态湮灭上转换体系的能量受体，可与敏化剂配合实现效率极高的光子上转换发射，该三重态湮灭剂材料在生物成像、光催化、光伏太阳能电池、显示、光信息的处理和存储等方面具有较大的应用价值。

优选地，所述具有联苯结构的基团包括具有三联苯结构的基团。

优选地，所述具有并苯结构的基团包括具有芘环结构的基团、具有蒽环结构的基团、具有苝环结构的基团或具有并四苯结构的基团。

优选地，所述取代的或未取代的具有联苯结构或并苯结构的基团选自如下结构中的任意一种：

其中，X独立地选自氢、烷基、烯烃基、芳基、炔烃基、卤素、羧基、酯基、磺酰基、羟基或氨基中的任意一种。

优选地，所述烷基为C1-C6(例如C1、C2、C3、C4、C5或C6)的直链烷基或支链烷基。示例性地可以为：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异戊基、异丙基或异丁基等。