蒽衍生物用于亚硝酸盐快速荧光检测研究开题报告

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[1~5]. 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[1~8]. 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 106 w/cm, 远远高于太阳光在地表的辐射能量(100 mw/cm2, 地面上太阳能标准采用 am1.5g), 另外, 上转换量子效率低, 光敏剂性能不易调节等, 都使得 这些技术很难实用化.近年来, 基于三重态-三重态湮灭(triplet-triplet annihilation, 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[9~15]. 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)[16], 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.

基于 tta 的上转换早由 parker 和 hatchard 在 20 世纪 60 年代提出[17, 18], 他们在菲和萘的混合溶液 中通过选择性的激发菲而观察到萘的反斯托克斯延 迟荧光(p-型延迟荧光), 即延迟荧光的发射波长比激 发波长短. 他们提出这种延迟荧光的产生机理是: 能 量给体(菲)的三重态将能量传递给受体(萘)的三重态, 两个受体的三重态交互作用而产生一个激发态的二 聚体, 后产生一个处于激发单重态的分子和一个 回到基态的分子(三重态-三重态湮灭过程), 这种延 迟荧光的强度与激发光强度呈二次方关系. 随后, 他 们又在普罗黄素与蒽的混合溶液中观察到蒽的 p-型 延迟荧光[19]. 此后 parker 和 hatchar 及其他研究者利 用不同的芳香碳氢化合物做受体, 观察它们的延迟 荧光[19~22]. 这个领域的发展一直很缓慢, 因为当时研 究者们所选用的光敏剂的系间窜越能力弱, 直到 21 世纪, 美国的 castellano 课题组选用系间窜越效率近 乎 1的过渡金属络合物作为三重态能量给体, 观察到 了肉眼可见的上转换现象[23], 这个领域的发展才开 始活跃起来.

2. 研究内容和预期目标

选择酞菁钯作为红转黄TTA上转换体系中的敏化剂，合成叔丁基取代的单层酞菁钯，经过核磁共振氢谱、碳谱，MADI-TOF质谱，红外振动光谱，元素分析等表征手段确认其结构，并通过紫外-可见吸收光谱，荧光光谱，热重分析等方法研究其性能。

预期目标：合成出可以进行上转换的光敏剂。以及合成出湮灭剂.’

3. 研究的方法与步骤

在50mL三颈烧瓶中加入9-溴菲（1g，3.889mmol），2-呋喃硼酸（0.4144g，3.704mmol），1，4-二氧六环（20mL）,2M碳酸钾溶液（10mL,20mmol）以及磁力搅拌子，抽真空并通氮气，搅拌30 min后加入催化剂四（三苯基膦）钯（Pd[P(C₆H₅)₃]₄）（0.2248g，0.1945mmol）。此时，缓慢升高温度至110℃，搅拌回流反应。通过TLC跟踪反应至3-呋喃硼酸已完全反应完后，停止反应。

旋转蒸发出1，4-二氧六环，用乙酸乙酯萃取有机相，萃取液分别用水以及饱和食盐水洗三遍，然后继续使用无水硫酸钠干燥过夜。抽滤后，经硅胶柱层析法提纯，选用洗脱剂为石油醚，得到黄色油状物质，不久后结成固体。

4. 参考文献

黄维，基于三线态-三线态湮灭的能量上转换，化学进展，2012

de wild j, meijerink a, rath jk, van sark wgjhm, schropp rei. upconverter solar cells: materials and applications. energy environ sci, 2011, 4: 4835–4848

li t, liu s, zhang h, wang e, song l, wang p. ultraviolet upconversion luminescence in y2o3:yb3 , tm3 nanocrystals and its application in photocatalysis. j mater sci, 2011, 46: 2882–2886

5. 计划与进度安排

(1) 第1-2周（2022年2月20日－2022年3月3日）查阅文献资料。

(2) 第3周（2022年3月15日－2022年3月27日）文献分析，写出开题报告。

(3) 第4-5周（2022年3月13日－2022年3月24日）实验准备和探索实验。