[发明专利]一种弱光频率上转换o/w型微乳液体系

说明书

技术领域

本发明属于非线性光学材料领域，具体涉及一种以o/w型微乳液为介质，含有光敏剂与发光剂的弱光频率上转换o/w型微乳液体系。 

背景技术

高能量脉冲激光的出现证实了物质在强光场下可发生双光子吸收，实现长波激发短波发射，达到频率上转换（Up-conversion）。双光子上转换在三维光存储、激光光限幅、上转换激射、三维荧光显微术和光动力学治癌等高科技领域中显现出很高的应用价值，引起科学界的极大兴趣。然而，双光子“上转换”需要高峰值功率的强光激发，其脉冲强度达MW×cm^-2～GW×cm^-2量级，是太阳光强度的一百万倍以上（太阳光光强为0.1 W×cm^-2），如此高的泵浦光源遏制了双光子频率上转换的应用。因此，探索在弱光场下就能获得频率“上转换”的新体系具有极其重要的意义。

三重态-三重态湮灭(TTA)上转换具有所需激发光能量低（在峰值功率为< 0.1W×cm^-2的光强即可激发）、上转换量子效率高、吸光能力强、激发发射波长可调等优点，在光电器件与光反应等领域具有重要的潜在应用价值, 近年来受到了广泛关注。如2006年德国马普研究所的Baluschev首次报道，利用染料分子的亚稳三线态，实现了非相干光（< 10 W×cm^-2)的频率上转换（外量子效率大于1%），这项研究成果可将太阳光中低频波转换为高频的光波，为太阳光利用迈出崭新的一步，若将这种太阳光“上转换“系统和太阳能电池结合的话，则可储存更多的太阳能，可使有机光伏太阳能电池板受益（参见：S. T. Baluschev, V Miteva, G. Yakutkin, et al, Physical Review Lett., 2006, 6: 143903）；2008年德国马普所的Michael报道用近红外光激发金属卟啉/蒽衍生物的双组份体系获得外量子效率达3.2%的上转换；同年美国Currie小组的Miteva通过波导技术在铂卟啉/吡喃衍生物的双组分混合体系中，获得了6.8%的上转换效率；2009年，剑桥大学Chow研究小组的Chen用波长532 nm的激光辐照荧光酮衍生物/9,10-二苯基蒽的双组分混合体系，获得效率达1%的上转换荧光（参见： M. J. Michael, J. K. M. Mapel, T. D. Heidel et al, Science, 2008, 321: 226；T. Miteva, V. Yakutkin, G. Nelles, S. Baluschev, New Journal of Physics, 2008, 10: 103002；H. C. Chen, C-Y. Hung, K-H Wang, et al, Chem. Commun., 2009, 4064）。

三重态-三重态湮灭(TTA)上转换效率取决于光敏剂与发光剂的三线态性质；然而，空气中的氧气能猝灭光敏剂和发光剂的三重激发态，为了杜绝氧气对三线态的猝灭，通常频率上转换均需要在隔绝空气（除氧）的情况下得到，这使得上转换在实际应用中受到很大的限制。近年来，研究者又把目光投向将上转换的三重态光敏剂和三重态受体分散在固体聚合物中以隔绝氧气，实现在空气气氛下的上转换。由于将光敏剂和发光剂包裹进聚合物后限制了给体与受体分子相互接触与相互碰撞，这大大降低了上转换效率，有的甚至低于1%，不利于弱光上转换过程的实际应用。

所以，需要寻找更多的在弱光场下就能获得频率上转换的材料体系；尤其是，在空气氛中就能获得高效的频率上转换的新体系。

发明内容

本发明的目的是提供一种弱光频率上转换水包油（o/w）型微乳液体系，其在弱光（如< 60 mW/cm²）照射下可发生频率（能量）上转换，其上转换效率高达32.12%，在新能源领域，比如上转换-光电化学水制氢等方面，具有应用前景。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种弱光频率上转换o/w型微乳液体系，由发光剂、光敏剂、苯类溶剂、水与表面活性剂组成；

所述发光剂结构式为以下结构式中的一种：

；

所述光敏剂为金属卟啉配合物，其结构通式如下：

，

其中取代基R选自：氢、甲基、溴或者羟基；中心金属M为钯或者铂； 

所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯或吐温同系物。

上述技术方案中，所述发光剂与光敏剂的摩尔比为(1～300) ∶1。