超低励起光強度での高効率なフォトン・アップコンバージョンの実現

超低激发光强度实现高效光子上转换

• 批准号: 22F21031
• 负责人: 楊井 伸浩
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-22 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22F21031/
• 关键词: フォトン・アップコンバージョン; 光物性; 励起三重項

持続可能で効率的な紫外（UV）光の生成は、クリーンエネルギーの創出に非常に重要である。高エネルギー紫外線は、光触媒、太陽光発電、水素生成、CO2削減、水の分解や廃水処理などの重要な光化学プロセスなど、クリーンエネルギー研究分野の多彩な用途に有用である。そのためこれまでにもさまざまな手法で紫外線を発生させる試みがなされてきた。しかし、従来の手法では環境への負荷が高く、効率も低いという問題があった。そこで本研究では、低エネルギーの可視光を用いて高エネルギーの紫外線を生成するフォトン・アップコンバージョンについて検討を行った。可視光で増感でき紫外域に高効率な発光を示す新規な発光性分子の設計と合成を行った。簿骨格としてベンゼン環にフラン環が縮環したBDSを用い、更にエネルギー準位の調整のためにトリイソプロピルシリルエチニル（TIPS)基を修飾したTIPS-BDSを合成した。TIPS-BDSは多段階のステップにより合成し、カラムを用いた精製を行った。得られた生成物は1H-NMR、13C-NMRによって同定した。基本的な光学的研究として、UV-Vis吸収、定常蛍光、時間分解寿命、量子収率測定を行い、紫外域に高い蛍光量子収率（MeCN中で74%）を示す優れた発光体であることが分かった。イリジウム錯体と組み合わせることでTIPS-BDSは可視光から紫外光へのアップコンバージョンを示し、その効率は22.5%と非常に高いことが分かった。この効率はこれまで報告された中でもトップクラスであり、極めて優れた新規アップコンバージョン材料の開発に成功した。

紫外线（UV）光的可持续和高效生产对于创造清洁能源极为重要。高能紫外线在清洁能源研究领域的各种应用中很有用，例如光催化剂，太阳能发电，氢产生，二氧化碳减少以及重要的光化学过程，例如水分解和废水处理。因此，已经使用了各种方法来生成紫外线。但是，常规方法存在一个问题，即环境负担很高，效率很低。因此，在这项研究中，我们研究了使用低能可见光来产生高能紫外线的光子上转换。我们设计和合成了新型发光分子，可通过可见光敏感并在紫外线范围内表现出很高的效率。作为寄存器骨架，与苯环融合的苯环和带有三异丙基甲硅烷基甲基尼尔（TIPS）组的TIPS-BDS合成以调节能量水平。 TIPS-BDS以多个步骤合成，并使用列纯化。通过1H-NMR和13C-NMR鉴定所得的产品。基本的光学研究是通过UV-VIS吸收，稳定的荧光，时间分辨的寿命和量子产率测量的，并且发现它是紫外线范围内具有高荧光量子产率（MECN）高荧光量子产率（74％）的出色Lumino。当与虹膜络合物结合使用时，TIPS-BDS表现出从可见光到紫外线的上转换，其效率在22.5％的情况下很高。这种效率是报告的最佳效率之一，并且成功地开发了一种非常出色的新上流材料。