新型敏化剂分子的设计与相关性质研究开题报告

1. 研究目的与意义

上转换是一种通过多光子机制将低能量(长波长)的光转换为高能量(短波长)光的一项技术,因其在太阳能电池、人工光合作用、光催化以及光电器件等领域的潜在应用价值而受到广泛关注。目前实现上转换的技术有很多,例如利用具有较大双光子吸收截面的染料实现双光子上转换,或者利用稀土材料等实现光波频率的上转换等。但是这些上转换技术存在诸多缺陷,如,所需激发光能量高,一般需要106w/cm,远远高于太阳光在地表的辐射能量(100mw/cm2,地面上太阳能标准采用am1.5g),另外,上转换量子效率低,敏化剂性能不易调节等,都使得这些技术很难实用化。

近年来,基于三线态-三线态湮灭(triplet-tripletannihilation,简称tta)的上转换技术因其能解决上述上转换技术的缺陷而受到科学家的广泛关注。这类上转换技术所需激发光能量低(地表太阳光能量便能实现),上转换量子效率高,通过独立选择能量给体与受体(考虑能级匹配)而实现激发波长与发射波长的可调,即实现将不同波段的光转换为高能量的光。

弱光上转换,即三线态-三线态湮灭上转换(tta-uc)。三线态-三线态湮灭(tta)上转换因其在生物成像、光伏、光催化等领域具有重要的潜在应用价值而受到了广泛关注。三线态敏化剂是tta上转换的一个重要组成部分，其光物理性质极大地影响了tta上转换效率。目前应用于tta上转换的三线态敏化剂主要是一些商品化的过渡金属配合物如钌配合物，卟啉铂、钯配合物等，存在种类少、吸收波长短、可见光吸收弱及三线态寿命短等缺点。

2. 研究内容和预期目标

开发出一类适宜于弱光上转换用的具有强可见光吸收,长寿命三重激发态的环金属铱配合物三线态敏化剂，对其进行紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、TTA上转换相关性质的表征，为弱光频率上转换提供一类新型的环金属铱配合物敏化剂。

3. 研究的方法与步骤

对开发出的环金属铱配合物三线态敏化剂进行紫外-可见吸收光谱，荧光光谱等基本光物理性质的表征，同时重点针对其在弱光上转换应用的性质进行研究，揭示其潜在的应用前景。

4. 参考文献

1)zhang,x.l.,h.r.yang,etal.(2012)."developmentofenergyupconversionbasedontriplet-tripletannihilation."progressinchemistry24(10):1880-1889.

2)chen,f.-f.,h.-b.wei,etal.(2014)."sensitizednear-infraredemissionfromiriii-lniii(ln=nd,yb,er)bimetalliccomplexeswitha(n∧o)(n∧o)bridgingligand."organometallics33(13):3275-3282.

3)kim,j.-h.andj.-h.kim(2012)."encapsulatedtriplet–tripletannihilation-basedupconversionintheaqueousphaseforsub-band-gapsemiconductorphotocatalysis."journaloftheamericanchemicalsociety134(42):17478-17481.

5. 计划与进度安排

(1)第1-2周（2022年2月22日—2022年3月4日）查阅文献资料并作开题报告。

(2)第3-12周(2022年3月7日—2022年5月13日)进入实验室做毕业论文实验。

(3)第13-15周(2022年5月16日—2022年6月3日)分析总结数据、撰写毕业论文。