高效发光剂制备、上转换性能与应用研究开题报告

1. 研究目的与意义

stokes定律认为，当有机荧光分子受到高能量的光激发后，由于存在能量驰豫可发出低能量的光，换句话说，就是短波长（频率高）的光激发、发出长波长（频率低）的光。上世纪60年代以来，发现某些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，称其为反stokes发光，又称上转换发光，即辐射的能量大于所吸收的能量。

基于三线态-三线态湮灭机制的上转换材料由敏化剂和发光剂组成，而目前发光剂材料的种类受一定局限，主要是用于无机材料方面，有关有机方面的研究还相对较少。如果能致力于有机物方面的研究，对上转换材料的研究将会有更大的促进。因此，急需拓宽上转换材料中的发光剂种类和领域，提高上转换效率。

罗丹明类荧光染料具有光稳定性好、荧光量子产率高、不易被降解、对酸碱的灵敏度高，较长的吸收、发射波长等优异的光物理和光化学性能。已成为制备发光剂的一种理想材料。从紫外吸收光谱来看，罗丹明类的最大吸收峰大约在红光和黄光之间。而自然界中的太阳电磁辐射中99.99%的能量都集中在红外区、可见光区和紫外区。在全部辐射能中，波长为150~4000nm的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区；前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。由此，罗丹明类染料能够很好地吸收并利用太阳光辐射能。罗丹明及其衍生物是一种以氧杂蒽为母体的碱性呫吨染料，是一类具有强荧光，且有高激光输出效率的染料，它们的发色团是带有3,6位取代氨基及其衍生物的氧杂蒽母体（简称顶环）。两个芳环由“氧桥”相连，碳与氧处在对位上形成一个六元环，分子中具有一个很长的共扼体系，具有刚性平面结构。这种结构容易吸收入射光的能量而发射长波，并且可以减弱分子内部的热运动，使激发态能量的耗损降低，从而产生强烈的荧光。

2. 研究内容和预期目标

（1）化合物制备与表征：制备一种新型的杂蒽类发光分子，并对其结构进行质谱、核磁和元素分析；制备一种新型的金属酞菁（两层、三层结构），并对其结构进行质谱、核磁和元素分析；

（2）上转换溶液配置：将自制的敏化剂与杂蒽分子为发光剂，选择合适的溶剂，配置成红-转-黄上转换溶液；

3. 研究的方法与步骤

1.罗丹明衍生物rhbs的制备：

在三口烧瓶中依次加入等摩尔的罗丹明b(0.479g, 0.001 mol)和0.206 g二环己基碳二亚胺(dcc,0.001 mmol)于10 ml乙腈中，使其溶解，再加入0.115gn-羟基琥珀酰胺(nhs, 0.001 mol)，室温反应24h后，过滤，将滤液进行柱层析分离（ch2cl2:ch3oh=15:1），浓缩得到紫色粉末0.32 g（产率58%）。

4. 参考文献

[1] tan j, yan x p. 2,1,3-benzoxadiazole-basedselective chromogenic chemosensor for rapid naked-eye detection of hg2 andcu2 . talanta, 2008, 76: 9～14.

[2]carreon j r, roberts ma, wittenhagen l m, et al. synthesis, characterization, and cellularuptake of dna-binding rose bengal peptidoconjugates. organic letters, 2005, 7(1): 99～102.

[3]cai s x, zhang h z,guastella j, et al. design and synthesis of rhodamine 110 derivative andcaspase-3 substrate for enzyme and cell-based fluorescent assay. bioorganic medicinal chemistry letters, 2001, 11: 39～42.

5. 计划与进度安排

(1)2022 年 2 月中旬到 3 月底：分子合成制备；

(2)2022 年 4 月初到 4 月底：所制备的分子结构及性能表征；

(3)2022 年 5 月初到 5 月底：所制备分子光学性能测试；