固態(tài)上轉(zhuǎn)換的制備及性能研究.pdf

1、上轉(zhuǎn)換是一種通過多光子機制將低能量（長波長）的光轉(zhuǎn)換為高能量（短波長）光的一項技術，其中三重態(tài)-三重態(tài)湮滅(TTA)上轉(zhuǎn)換由于具有所需激發(fā)光能量低（地表太陽光光強即可激發(fā)）、上轉(zhuǎn)換效率高、吸光能力強、激發(fā)發(fā)射波長可調(diào)等優(yōu)點，在太陽能電池、人工光合作用、光催化等領域具有潛在應用價值，成為研究熱點課題。
　　由于氧氣能猝滅光敏劑的三重激發(fā)態(tài)，因而上轉(zhuǎn)換通常在無氧溶液中進行，這使得上轉(zhuǎn)換在實際應用中受到一定的限制。本論文以兩種聚合物為基

2、質(zhì)，上轉(zhuǎn)換的三重態(tài)光敏劑和三重態(tài)受體分散其中，以實現(xiàn)在空氣氣氛下的上轉(zhuǎn)換.固態(tài)弱光上轉(zhuǎn)換以三線態(tài)-三線態(tài)湮滅機制(TTA)為理論基礎，結(jié)合特定的樹脂材料，將溶液態(tài)TTA上轉(zhuǎn)換分子分散于樹脂之間，隔絕TTA轉(zhuǎn)換之間的氧氣淬滅問題，提高了溶液態(tài)TTA上轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性。同時，固態(tài)上轉(zhuǎn)換以其獨特的優(yōu)勢，在太陽能利用、光催化、光講解等領域存在潛在應用。
　　本論文主要研宄內(nèi)容與創(chuàng)新點如下:
　　1.固態(tài)上轉(zhuǎn)換材料的制備分別以聚二甲基硅氧

3、烷(PDMS)和聚丙烯酸鈉(PAAS)為基質(zhì)，采用摻雜的方式將上轉(zhuǎn)換雙組分（三線態(tài)光敏劑PdTPP和發(fā)光劑DPA）分散進固態(tài)樹脂內(nèi)部，制備得兩種固態(tài)上轉(zhuǎn)換材料。研究了制備工藝和條件對固態(tài)材料透明性和力學性質(zhì)影響。
　　2.固態(tài)上轉(zhuǎn)換材料的性能在固態(tài)樹脂性能方面，分別研究了PAAS固態(tài)上轉(zhuǎn)換樹脂中溫度與固態(tài)上轉(zhuǎn)換效率的關系以及PDMS樹脂的穩(wěn)定性測試。研究發(fā)現(xiàn)，在PAAS樹脂中，隨著溫度的升高，固態(tài)上轉(zhuǎn)換效率逐漸增大，當溫度為55℃

4、時，固態(tài)效率最高為2.7％;在PDMS樹脂中，將樹脂直接放置于空氣中，與大氣環(huán)境接觸無特殊保護，可以保持高的上轉(zhuǎn)換效率存放10h以上，大大提高了TTA上轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性。研究了PdTPP/DPA的摻雜濃度對固態(tài)上轉(zhuǎn)換效率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，(a)隨著摻雜上轉(zhuǎn)換分子濃度的增大，固態(tài)上轉(zhuǎn)換效率增大，當摻雜濃度質(zhì)量分數(shù)為13.3％時達到飽和狀態(tài)，繼續(xù)增大摻雜量，固態(tài)上轉(zhuǎn)換效率保持不變;(b)固態(tài)上轉(zhuǎn)換強度與激發(fā)光強度之間呈非線性關系，即與激發(fā)光強度

5、平方成正比;(c)通過PDMS與PAAS樹脂之間的對比，發(fā)現(xiàn)固態(tài)上轉(zhuǎn)換效率與樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以及透光率相關，Tg越低，透光率越好，則固態(tài)上轉(zhuǎn)換效率越大，通過對條件的優(yōu)化，獲得的最大固態(tài)上轉(zhuǎn)換效率為22％，（激發(fā)光λ=532nm，E=60mW/cm2），為目前文獻報道的最大值。
　　3.固態(tài)上轉(zhuǎn)換的應用初探分別利用ZnCdS和Pt/WO3作為固態(tài)上轉(zhuǎn)換藍光響應的半導體材料，將它們作為光陽極;研究固態(tài)上轉(zhuǎn)換在光催化制取氫氣