纳米胶囊包覆的三重态湮灭上转换材料的制备及性能研究

发布时间：2017-06-27 12:09

  本文关键词：纳米胶囊包覆的三重态湮灭上转换材料的制备及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：上转换发光材料是能够实现长波长(能量低)向短波长(能量高)光波转换的一种发光材料。目前基于三重态-三重态湮灭(TTA)机制的上转换体系,由于其上转换量子效率高、所需的激发光能量低,在太阳能电池、光催化制氢和生物标记等领域具有很广泛的应用前景。目前基于TTA机制的上转换体系多是将敏化剂和能量受体溶解在有机溶剂中,很难作为一个分子整体使用,使其在实际的应用中受到了很大的限制。因此将其封装和固载化来提高上转换体系的上转换效率,是实现其应用的关键。本论文针对TTA上转换中存在的难题,利用对三重态敏化剂分子的设计和对上转换体系进行包覆的方法,在实现上转换效率提高的同时,进一步实现了TTA上转换体系的封装,具体研究内容包括以下三个方面：(1)以双碘代BODIPY(BDP-1)为研究母体,通过在BDP-1分子结构中引入叠氮为端基的烷基链(-OCH2CH2N3)成功合成了敏化剂BDP-2,有效的改善了三重态敏化剂和受体之间的能量传递,从而将上转换效率提高至9.47%,是母体分子BDP-1的上转换效率(5.40%)的1.7倍。(2)采用细微乳液法成功制备了聚苯乙烯包覆的TTA-UC体系(以BDP-1作为敏化剂,花作为受体)的纳米胶囊。研究了分别选用大豆油和正十六烷(HD)作为内层溶剂时纳米胶囊的上转换效率,结果表明当选用大豆油作为内层溶剂时,其上转换效率更高,为2.05%。为了进一步提高其上转换效率,在选用大豆油作为内层溶剂的条件下,研究了添加不同百分含量的聚异丁烯(PIB)对上转换效率的影响,结果表明当加入5%的PIB时,其上转换量子效率可达2.53%。(3)采用软模板法成功制备了TiO2包覆的TTA-UC体系的纳米胶囊。系统研究了催化剂种类、钛酸丁酯用量、反应时间等因素对纳米胶囊的形貌和其上转换效率的影响。研究结果表明,当选用氨水作为催化剂,钛酸丁酯用量为0.5 mL时,可得到包覆层厚度约为15 nm的纳米胶囊,其效率可达6.60%。
【关键词】：BODIPY 三重态-三重态湮灭 上转换 纳米胶囊 二氧化钛
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ422
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 引言10-11
• 1.2 TTA-UC发光机理及上转换效率测定11-12
• 1.3 TTA-UC对敏化剂和受体的要求12
• 1.4 TTA-UC体系封装和固载化12-18
• 1.4.1 纳米胶囊封装TTA-UC体系13-14
• 1.4.2 囊泡封装TTA-UC体系14-16
• 1.4.3 凝胶固载化TTA-UC体系16-18
• 1.5 TTA-UC的应用18-24
• 1.5.1 TTA-UC在光伏领域的应用18-19
• 1.5.2 TTA-UC在生物成像领域的应用19-20
• 1.5.3 TTA-UC在光催化领域的应用20-24
• 1.6 选题依据和研究内容24-25
• 第2章 基于BODIPY的三重态光敏剂的设计、合成及研究25-36
• 2.1 引言25
• 2.2 分子设计与合成路线25-26
• 2.2.1 分子设计25-26
• 2.2.2 合成路线26
• 2.3 实验部分26-29
• 2.3.1 实验原料、试剂与仪器26-27
• 2.3.2 目标化合物及中间体合成步骤27-28
• 2.3.3 稳态光谱测试方法28-29
• 2.4 结果与讨论29-35
• 2.4.1 紫外可见吸收光谱29-30
• 2.4.2 荧光发射光谱30
• 2.4.3 TTA-UC的应用研究30-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 聚苯乙烯胶囊包覆TTA-UC体系的制备与性能测试36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 实验材料及仪器设备36-38
• 3.2.1 实验材料36-37
• 3.2.2 实验仪器设备37-38
• 3.3 聚苯乙烯纳米胶囊制备工艺38-39
• 3.3.1 预乳化过程39
• 3.3.2 苯乙烯聚合形成纳米胶囊39
• 3.3.3 纳米胶囊纯化39
• 3.4 聚苯乙烯纳米胶囊结构和性能表征方法39-40
• 3.4.1 透射电子显微镜39
• 3.4.2 荧光发射光谱39-40
• 3.5 结果与讨论40-44
• 3.5.1 内层溶剂对TTA-UC上转换效率的影响40
• 3.5.2 聚异丁烯用量对TTA-UC上转换效率的影响40-42
• 3.5.3 激发光功率对TTA-UC上转换效率的影响42-43
• 3.5.4 放置时间对TTA-UC上转换效率的影响43
• 3.5.5 聚苯乙烯胶囊TEM表征43-44
• 3.6 结论44-45
• 第4章 二氧化钛胶囊包覆TTA-UC体系的制备与性能测试45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 实验材料及仪器设备45-46
• 4.2.1 实验材料45-46
• 4.2.2 实验仪器设备46
• 4.3 二氧化钛纳米胶囊制备工艺46-48
• 4.3.1 预乳化过程47
• 4.3.2 钛酸丁酯水解制备二氧化钛胶囊47-48
• 4.3.3 纳米胶囊纯化48
• 4.4 结果与讨论48-53
• 4.4.1 催化剂种类对TTA-UC上转换效率的影响48-49
• 4.4.2 催化剂用量对TTA-UC上转换效率的影响49-50
• 4.4.3 钛酸丁酯用量对TTA-UC上转换效率的影响50-51
• 4.4.4 激发光功率对TTA-UC上转换效率的影响51-52
• 4.4.5 放置时间对TTA-UC上转换效率的影响52-53
• 4.4.6 二氧化钛纳米胶囊TEM表征53
• 4.5 结论53-54
• 第5章 总结与展望54-55
• 5.1 总结54
• 5.2 展望54-55
• 参考文献55-62
• 致谢62-63
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果63

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