基于三重态-三重态湮灭上转换发光材料的构建的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于三重态-三重态湮灭上转换发光材料的构建及其在光催化反应中的应用，所述上转换发光材料，由三重态光敏剂、能量受体和高分子聚合物组成，其中所述三重态光敏剂和能量受体的摩尔比为1：50-1：250之间。本发明中的三重态光敏剂可实现可见光谱的强吸收，通过三重态-三重态湮灭过程，将可见光转换成紫外光，有效增强太阳光利用率，进而提高光降解水中有机物效率。
【专利说明】基于三重态-三重态湮灭上转换发光材料的构建
【技术领域】
[0001]本发明属于光催化水处理【技术领域】，具体涉及一类基于三重态-三重态湮灭的上转换发光材料的制备及其在光催化水处理领域中的应用。
【背景技术】
[0002]随着工业的迅速发展，大量的含有有机污染物的废水排入自然界，使人类的生存环境日益恶化。各种待处理的废水中染料废水占很大比例，染料废水色度深、毒性大，浓度大，化学性质稳定，难以用传统的化学法和生物法降解，成为亟待解决的环境污染物之一。
[0003]目前，通常利用半导体材料(如:Ti02、WO3> C3N4)作为光敏剂处理染料废水。此类半导体材料具有化学性质稳定，价廉易得，无毒等优点，在紫外光照射下可以产生具有强氧化能力的羟基自由基和空穴，最终将有机污染物完全氧化成C02、H2O以及其它的S042_，N03_，C1_等无机离子。因此，可对废水中的有机污染物进行深度处理。如实用新型专利CN201962161U多选择光催化可控处理动态污水装置，发明专利CN101011660A高活性共掺杂二氧化钛催化剂的制备方法及其应用方法，发明专利CN101011754A活性炭纤维负载氧化钛薄膜的制备方法及其应用方法，都是用TiO2作为光催化剂。
[0004]但是此类光 敏剂存在一定缺陷:带隙较宽，仅能吸收紫外光，对可见光和红外光无响应，太阳光利用率仅为3-5% ;严重制约了此类半导体材料在光催化水处理领域的应用效果。上转换技术的出现为这个难题的解决带来了希望。
[0005]目前实现上转换的方法主要用三种:一是双光子技术；二是稀土离子的频率上转换；三是基于三重态-三重态-湮灭(TTA, triplet-triplet—annihilation)的上转换。在这三种上转换技术中前两者需要比较高的激发光能量(IO6WcnT2),远远高于太阳光地表的辐射能量(lOOmWcnT2，地面上太阳能标准采用AM1.5G)。
[0006]TTA的上转换所需的激发光能量不高，一般比表辐射的太阳光能量即可满足；三重态光敏剂和能量受体可选择空间大，上转换效率高。因此，TTA上转换在光催化降解水中污染物方面具有巨大应用价值。
[0007]TTA上转换具体过程为三重态光敏剂吸收光子后到达其单重激发态，然后经过系间蹿跃到达三重激发态，三重激发态的光敏剂可通过TTET过程将能量传递给受体的三重态，处于三重激发态的受体浓度达到一定程度后，两个三重激发态的受体相互碰撞产生一个单重激发态的受体，另一个受体则回到基态，此时处于单重激发态的受体发射出荧光而回到基态。这里要求三重态光敏剂的三重态能级比受体的三重态能级高，而受体的第一单重激发态比敏化剂的第一单重激发态低，因此获得的上转换荧光的波长比激发光的波长要短。
[0008]本发明人发现，目前TTA上转换材料还没有成功应用污水处理，尤其是用紫外光激发的半导体材料(Ti02、C3N4等等)作为光敏剂降解水中污染物。
[0009]为此，本发明人经过长期研究，成功采用多种上转换染料作为光敏剂解决可见光利用难题，并且通过上转换材料固载在高分子聚合物中，通过凸透镜原理，有效增强上转换光强度。通过上转换装置的构建成功降解污水中的有机物含量。
【发明内容】
[0010]为有效利用太阳光，本发明的目的是提供一种新型TTA上转换材料，并首次将该TTA上转换材料应用在光催化降解水中有机污染物。
[0011]本发明涉及的TTA上转换中的光敏剂，其结构式如下所示:
[0012]
【权利要求】
1.基于三重态-三重态湮灭上转换发光材料的构建，其特征在于:所述上转换发光材料中涉及一种光敏剂，所述光敏剂其结构式如下所示:
2.根据权利要求1所述的基于三重态-三重态湮灭上转换发光材料的构建，其特征在于:所述光敏剂通过炔基连接方式向钼配合物母体m-l
3.根据权利要求1所述的基于三重态-三重态湮灭上转换发光材料的构建，其特征在于:所述上转换发光材料由权利要求1所述的光敏剂、能量受体和高分子聚合物组成，其中所述三重态光敏剂和能量受体的摩尔比为1:50-1:250之间。
4.根据权利要求3所述的基于三重态-三重态湮灭上转换发光材料的构建，其特征在于:所述上转换发光材料能量受体为茈或9，10- 二苯基蒽。
5.根据权利要求3所述的基于三重态-三重态湮灭上转换发光材料的构建，其特征在于:所述高分子聚合物可选择聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚丙烯等；所述三重态光敏剂占高分子聚合物的质量百分比为0.01% -5.0 %。
6.权利要求3的基于三重态-三重态湮灭上转换发光材料的构建方法，其特征在于:将高分子聚合物溶解于溶剂中，配制成质量含量为1% -10%的高聚合物溶液，并加入适量上述三重态光敏剂和能量受体，搅拌混合均匀，将此混合物倒入玻璃模具中，将模具放入充满氩气的真空干燥箱中并在90°c下加热五分钟后冷却直至室温，然后在真空干燥箱中加热24小时除去溶 剂即可。
【文档编号】C02F1/32GK103980322SQ201410221572
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】吴文婷, 赵建章, 吴明铂, 郑经堂, 吴雪岩, 李忠涛, 江波, 李子樹 申请人:中国石油大学(华东)