【技術實現步驟摘要】
本申請涉及有機光電材料與高分子材料，更具體地，涉及一種分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠及其制備方法和應用。
技術介紹
1、基于三重態—三重態湮滅(tta，triplet-triplet-annihilation)的光子上轉換是一種將長波長、低能量光子轉換為短波長、高能量光子的技術，因其在太陽能電池、生物成像以及光催化等領域具有重要應用價值受到研究者的廣泛關注。與雙光子吸收上轉換、稀土材料上轉換相比，三重態-三重態湮滅上轉換具有以下優點:(1)能用與地球表面的太陽光強度很接近的超低強度、非相干激發光作為光源；(2)敏化劑對可見光的吸收較強(摩爾消光系數通常高于104l·mol－1·cm－1)；(3)可通過選擇能量給體與受體(能級匹配)實現激發波長與發射波長的可調，能實現不同長波段的光轉換成高能量的光；(4)上轉換量子效率高等。
2、tta-uc通常發生在有機溶劑中，迄今為止，最有效的tta-uc系統是在分子分散的溶液中實現，因為它們允許激發態分子的快速擴散，有利于分子間發生碰撞，實現能量傳遞。然而，激發三重態容易被有機溶劑中的溶解氧淬滅，它們必須在嚴格缺氧條件的條件下進行操作，而且有機溶劑易揮發，這嚴重限制了激發三重態的應用。早期的tta-uc研究通常使用低粘度溶液，然而，不解決tta-uc在這些有機溶劑中的三重態能量遭受分子氧猝滅，會導致總體tta-uc效率下降。因此，使用固態tta-uc材料的研究非常有必要。中國專利cn202110887048.9公開了一種在空氣狀態下實現三重態湮滅光子上轉換有機凝膠，
3、申請內容
4、本申請要解決的技術問題是克服現有上轉換凝膠載體仍然需要使用有機溶劑的困難，提供一種分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，通過分子自組裝，利用聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷(peo-ppo-peo)f127三嵌段聚合物的親疏水作用，低濃度下，其親水性peo部分保持膨脹狀態，而疏水性ppo部分保持收縮狀態，形成的疏水核心可容納親脂性客體，從而實現空氣條件下的高效的三重態湮滅上轉換發射。而丙烯酰胺可以作為上轉換載體，不僅操作簡單，無需對發光材料進行復雜的改性，且不含易揮發的有機溶劑，而聚丙烯酰胺水凝膠又具有良好的生物相容性，所以其在生物領域具有較大的應用前景。
5、本申請的又一目的是提供一種分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠的制備方法。
6、本申請上述目的通過以下技術方案實現：
7、一種分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，通過分子自組裝，利用f127的親疏水作用，低濃度下，其親水性peo部分保持膨脹狀態，而疏水性ppo部分保持收縮狀態，形成的疏水核心可容納親脂性客體，從而實現空氣條件下的高效的三重態湮滅上轉換發射。由于丙烯酰胺含有碳碳雙鍵和酰胺基，具有雙鍵的化學通性：在紫外線照射下或在熔點溫度時，很容易聚合形成水凝膠。利用丙烯酰胺作為單體，與卟啉類光敏劑、受體通過自組裝制得在空氣狀態下實現三重態湮滅光子上轉換有機凝膠，其中所述卟啉類光敏劑、受體、丙烯酰胺、引發劑、交聯劑、催化劑的摩爾比為67～150:6700～15000:37600～84600:26～60:45～180:8907～20040，f127與上轉換膠束溶液的質量為1:0.07～0.15。
8、優選地，步驟s1中八乙基卟啉鉑，9,10-二苯基蒽的摩爾比例為1～2:150～300。更優選地，步驟s1中八乙基卟啉鉑，9,10-二苯基蒽的摩爾比例為1:150。
9、優選地，步驟s1中所述的反應的溶劑為四氫呋喃(thf)與甲醇。
10、優選地，步驟s1中所述反應的溫度為50～75℃；反應時間為1～2h；更優選地，反應的溫度為60℃；反應時間為1h。
11、優選地，步驟s2中上轉換染料與f127的物質的比為1～2:0.1～0.2。更優選地，步驟s2中上轉換染料與f127的質量的比為1:0.1。
12、優選地，步驟s2中所述的反應的溶劑為四氫呋喃(thf)與甲醇。
13、優選地，步驟s2反應的溫度為50～75℃；反應時間為1～2h；更優選地，反應的溫度為60℃；反應時間為1h。
14、優選地，步驟s2中所述處理為在50～75℃溫度下減壓旋蒸0.5～1h以除去有機溶劑。更優選地，步驟s2中所述處理為在60℃溫度下減壓旋蒸0.5h以除去有機溶劑。
15、優選地，步驟s3中蒸餾水需提前預熱，緩慢加入到上轉換聚合物薄膜中。
16、更優選地，步驟s3中蒸餾水需提前預熱至60℃。
17、優選地，步驟s3中所述反應的溫度是50～75℃；反應時間為0.5～1h；更優選地，反應的溫度為60℃；反應時間為0.5h。
18、優選地，步驟s3中所述轉速應為50～150r/min。更優選地，步驟s3中所述轉速應為100r/min。
19、優選地，步驟s3中所述反應的條件是在待水化完全，瓶內無固體薄膜后，使用0.45μm水系濾頭過濾即可得到粉紅色澄清的上轉換膠束溶液。
20、優選地，步驟s4中上轉換膠束溶液0.5ml，其中ptoep、dpa與丙烯酰胺的摩爾比為67～150:6700～15000:37600～84600，得到預聚合上轉換膠束溶液。更優選地，步驟s4中ptoep、dpa與丙烯酰胺的摩爾比為1:100:564。
21、優選地，步驟s5中預聚合上轉換膠束溶液，其中ptoep、dpa、丙烯酰胺的含量與bis、kps、temed的摩爾比為67～150:6700～15000:37600～84600:26～60:45～180:8907～20040。更優選地，步驟s5中預聚合上轉換膠束溶液，其中ptoep、dpa、丙烯酰胺的含量與bis、kps、temed的摩爾比為100:10000:56400:39:90:13360。
22、優選地，步驟s5中所述處理為形成上轉換水凝膠應靜置0～60min，使其完全凝結完成。更優選地，步驟s5中所述處理為形成上轉換水凝膠應靜置30min，使其完全凝結完成。
23、由上述所述方法制備得到的分子自組裝三重態湮滅光子上轉換水凝膠也在本申請的保護范圍之內。
24、同時本申請所述化合物的制備過程簡單、便捷、可大規模的批量制備，有利于工廠化的生產制備，有利于其應用的推廣。
技術實現思路
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1.一種分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，其特征在于，包括丙烯酰胺單體、卟啉類光敏劑、受體、交聯劑、引發基和催化劑，其中所述卟啉類光敏劑、受體、丙烯酰胺單體、交聯劑、引發劑、催化劑的摩爾比為(50～200):(5000～20000):(28200～112800):(20～80):(60～135):(6680～26720)。
2.根據權利要求1所述分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，其特征在于，所述卟啉類光敏劑、受體、丙烯酰胺、交聯劑、引發劑、催化劑的摩爾比為(67～150):(6700～15000):(37600～84600):(26～60):(45～180):(8907～20040)。
3.根據權利要求1或2所述分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，其特征在于，所述卟啉類光敏劑為八乙基卟啉鉑、四苯基卟啉鉑、面式-三(2-苯基吡啶基-N,C2')銥(Ⅲ)中的一種或幾種。
4.根據權利要求1或2所述分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，其特征在于，所述受體為9，10-二苯基蒽、苝、芘中的一種或幾種。
<...【技術特征摘要】
1.一種分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，其特征在于，包括丙烯酰胺單體、卟啉類光敏劑、受體、交聯劑、引發基和催化劑，其中所述卟啉類光敏劑、受體、丙烯酰胺單體、交聯劑、引發劑、催化劑的摩爾比為(50～200):(5000～20000):(28200～112800):(20～80):(60～135):(6680～26720)。
2.根據權利要求1所述分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，其特征在于，所述卟啉類光敏劑、受體、丙烯酰胺、交聯劑、引發劑、催化劑的摩爾比為(67～150):(6700～15000):(37600～84600):(26～60):(45～180):(8907～20040)。
3.根據權利要求1或2所述分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，其特征在于，所述卟啉類光敏劑為八乙基卟啉鉑、四苯基卟啉鉑、面式-三(2-苯基吡啶基-n,c2')銥(ⅲ)中的一種或幾種。
4.根據權利要求1或2所述分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠，其特征在于，所述受體為9，10-二苯基蒽、苝、芘中的一種或幾種。
5.權利要求1～4任一項所述分子自組裝三重態-三重態湮滅光子上轉換水凝膠的制備...
【專利技術屬性】
技術研發人員：籍少敏，陳曉萍，劉曉玉，賀琴，左仁杰，霍延平，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：
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