本發(fā)明涉及非線性光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系及其制備方法。

背景技術(shù)：

光致發(fā)光中，一種通過多光子機(jī)制把長波輻射轉(zhuǎn)換成短波輻射，從而實(shí)現(xiàn)了低能量光波向高能量光波轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象被稱為上轉(zhuǎn)換發(fā)光。

實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換的技術(shù)有很多，利用具有較大雙光子吸收截面的染料實(shí)現(xiàn)雙光子吸收上轉(zhuǎn)換，利用稀土材料等實(shí)現(xiàn)光波頻率的上轉(zhuǎn)換或者基于三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換(Triplet-Triplet-Annihilation Upconversion，TTA-UC)是目前重要的上轉(zhuǎn)換技術(shù)，并且均顯示非線性光學(xué)特性。

然而，雙光子上轉(zhuǎn)換或稀土材料上轉(zhuǎn)換存在較多的缺陷，比如需要激發(fā)光能量密度要達(dá)到兆級別才能作為其激發(fā)光源，但此數(shù)量級遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于太陽光強(qiáng)密度(100mW/cm²，地面上太陽能標(biāo)準(zhǔn)采用AM1.5G)，所以雙光子上轉(zhuǎn)換或稀土材料上轉(zhuǎn)換缺乏實(shí)際應(yīng)用能力。另外，上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率低、難以控制敏化劑在不同因素下的上轉(zhuǎn)換性能(比如溫度變化，激發(fā)光強(qiáng)度變化)等都使得這些技術(shù)很難實(shí)用化。

進(jìn)一步地，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，能量較低的激發(fā)光可作為TTA上轉(zhuǎn)換的激發(fā)光源，處于基態(tài)的光敏劑分子被可見光激發(fā)至單線態(tài)激發(fā)態(tài)，經(jīng)系間竄越達(dá)到三重態(tài)激發(fā)態(tài)后，通過互相碰撞將能量傳遞給能量受體(湮滅劑)的三重態(tài)，兩個(gè)處于亞穩(wěn)態(tài)的受體分子發(fā)生湮滅，在一定幾率下產(chǎn)生一個(gè)單線態(tài)激發(fā)態(tài)受體分子，該分子躍遷回基態(tài)并伴隨熒光發(fā)射，該過程中觀察到從低頻到高頻的反stokes位移的熒光，以上為TTA上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程

由于所需激發(fā)光的能量密度低，吸光能力強(qiáng)、上轉(zhuǎn)換量子產(chǎn)率高、激發(fā)發(fā)射波長可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，TTA上轉(zhuǎn)換在太陽能利用領(lǐng)域、三維光存儲、熒光分子生物標(biāo)記和光動力學(xué)治癌等高科技領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景和高附加價(jià)值。但是近年來，所研究的大部分TTA上轉(zhuǎn)換體系的量子產(chǎn)率較低，這使其實(shí)際應(yīng)用很大程度地受限，所以提高TTA上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率成為了目前亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為達(dá)到上述目的之一，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系，其包括：上轉(zhuǎn)換溶液與光子晶體膜；

所述上轉(zhuǎn)換溶液與光子晶體膜按照如下方式相互作用：所述上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到所述光子晶體膜中形成單層混合體系，并通過所述光子晶體膜的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系的上轉(zhuǎn)換熒光。

進(jìn)一步的：所述上轉(zhuǎn)換溶液包括光敏劑、湮滅劑以及有機(jī)溶劑。

進(jìn)一步的：所述湮滅劑的濃度為1.7×10^-3～2.8×10^-3mol/L，所述湮滅劑與光敏劑的摩爾比為(350～200)：1。

進(jìn)一步的：所述湮滅劑的濃度為2.4×10^-3mol/L，所述湮滅劑與光敏劑的摩爾比為300：1。

進(jìn)一步的：所述光敏劑為金屬卟啉化合物PdOEP；所述湮滅劑為AnCOOH；所述光子晶體膜為單分散聚合乳膠微球構(gòu)成的光子晶體薄膜。

為達(dá)到上述另一目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系的制備方法，其包括如下步驟：

S1.配制上轉(zhuǎn)換溶液；

S2.通過豎直沉積法，在玻璃基片的表面組裝單分散聚合乳膠微球，得到光子晶體膜；

S3.將得到的所述光子晶體膜垂直浸入配制的所述上轉(zhuǎn)換溶液中，得到本發(fā)明的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系。

進(jìn)一步的：所述步驟S1具體包括：

提供光敏劑和湮滅劑，將二者按比例混合，配制得到光敏劑和湮滅劑的有機(jī)溶液。

進(jìn)一步的：所述步驟S2具體包括：

S21.將玻璃基片和燒杯浸于洗液中清洗過夜，并用超純水清洗過夜后的玻璃基片和燒杯，清洗后吹干玻璃基片和燒杯；

S22.向吹干后的燒杯中導(dǎo)入相同粒徑的單分散聚合物乳膠微球分散液，再將吹干后的玻璃基片垂直地浸沒于所述乳膠微球分散液中，在恒溫恒濕條件下，待溶液蒸發(fā)完畢，玻璃基片表面組裝有乳膠微球，得到光子晶體膜。

進(jìn)一步的：得到的所述光子晶體膜的光子禁帶與光敏劑的磷光位置或者湮滅劑的熒光位置相匹配。

進(jìn)一步的：所述單分散聚合物乳膠微球選自單分散三嵌段聚合物乳膠微球、單分散聚苯乙烯乳膠微球或單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠微球中的一種。

進(jìn)一步的：所述的單分散三嵌段聚合物乳膠微球?yàn)榫?苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球、聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)乳膠微球或聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)乳膠微球。

進(jìn)一步的：所述單分散聚合物乳膠微球的粒徑范圍為220～300nm。

本發(fā)明的有益效果在于：首先，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系，其上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面發(fā)射作用獲得弱光上轉(zhuǎn)換效率的提高，解決了現(xiàn)有技術(shù)三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換體系發(fā)光效率低的問題，上轉(zhuǎn)換效率可達(dá)15％，具有顯著的技術(shù)效果。

其次，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系在低功率密度綠光(532nm，60mW/cm2)激發(fā)下，以聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球構(gòu)成的光子晶體薄膜作為增強(qiáng)介質(zhì)，置于弱光上轉(zhuǎn)換體系PdOEP/AnCOOH的DMF溶液中，獲得了藍(lán)色上轉(zhuǎn)換，其效率可達(dá)15％，為光伏、光催化等方面的應(yīng)用提供了新材料。

再次，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系，所用光子晶體的光子禁帶與上轉(zhuǎn)換激發(fā)波長、光敏劑的磷光位置或者湮滅劑的熒光位置相匹配，通過提高激發(fā)波長的強(qiáng)度、光敏劑的磷光壽命或者湮滅劑的熒光壽命來提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，克服了現(xiàn)有技術(shù)通過復(fù)雜的有機(jī)合成仍然不能有效提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的缺陷。

最后，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系制備簡單，無需復(fù)雜過程，適用性強(qiáng)，可得到多種上轉(zhuǎn)換組分的發(fā)光，上轉(zhuǎn)換效率高，具有很高的穩(wěn)定性，并且安全環(huán)保，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1為禁帶為542nm的聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜增強(qiáng)的PdOEP/AnCOOH上轉(zhuǎn)換發(fā)光譜圖；

圖2為禁帶為439nm的聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜增強(qiáng)的PdOEP/AnCOOH上轉(zhuǎn)換發(fā)光譜圖；

圖3為禁帶為658nm的聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜增強(qiáng)的PdOEP/AnCOOH上轉(zhuǎn)換發(fā)光譜圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的目的是提供一種基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系，該上轉(zhuǎn)換體系利用光子晶體在光子禁帶的頻率范圍內(nèi)，光不能透過而被反射的性質(zhì)，用以調(diào)控上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射，對激發(fā)波長、光敏劑發(fā)光或者湮滅劑發(fā)光進(jìn)行選擇性增強(qiáng)而對其他光譜不產(chǎn)生影響。從而，在較低激發(fā)功率照射下(功率密度為60mW/cm²)可發(fā)生較強(qiáng)的能量上轉(zhuǎn)換，上轉(zhuǎn)換效率可達(dá)15％，在太陽能利用領(lǐng)域、三維光存儲、光敏及溫敏傳感器等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

本發(fā)明的上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系的本質(zhì)在于，是光與介質(zhì)(光敏劑和湮滅劑)之間相互作用，進(jìn)而在光敏劑和湮滅劑之間發(fā)生一系列能量傳遞過程。因此，能量傳遞的效率不僅與光敏劑和湮滅劑之間的能級差高度、分子間有效碰撞有關(guān)，還會受到分子所處的微環(huán)境(特別是電磁場分布)影響。

因此，本發(fā)明通過光子晶體光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)調(diào)控分子微環(huán)境的電磁場分布。具體地，通過構(gòu)建具有光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)的光子晶體，利用其調(diào)控機(jī)制，增強(qiáng)光敏劑對低能量光的吸收效率(light harvesting)，增進(jìn)介質(zhì)之間能量傳遞過程，以達(dá)到促進(jìn)光敏劑和湮滅劑的三重態(tài)能量傳遞的效果、以及促進(jìn)上轉(zhuǎn)換效率的大幅度提高。

具體地，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系包括：上轉(zhuǎn)換溶液與光子晶體膜。

其中，所述上轉(zhuǎn)換溶液與光子晶體膜按照如下方式相互作用：所述上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到所述光子晶體膜中形成單層混合體系，并通過所述光子晶體膜的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)所述上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系的上轉(zhuǎn)換熒光。通過上述作用方式，解決了現(xiàn)有技術(shù)三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換體系發(fā)光效率低的問題，上轉(zhuǎn)換效率可達(dá)15％，具有顯著的技術(shù)效果。

具體地，所述上轉(zhuǎn)換溶液包括光敏劑、湮滅劑以及有機(jī)溶劑。其中，所述光敏劑可以為金屬卟啉化合物PdOEP；所述湮滅劑可以為AnCOOH；所述光子晶體膜可以為單分散聚合乳膠微球構(gòu)成的光子晶體薄膜。進(jìn)一步地，所述湮滅劑的濃度為1.7×10^-3～2.8×10^-3mol/L，所述湮滅劑與光敏劑的摩爾比為(350～200)：1。優(yōu)選地，所述湮滅劑的濃度為2.4×10^-3mol/L，所述湮滅劑與光敏劑的摩爾比為300：1。

針對如上所述的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系，本發(fā)明還提供一種基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系的制備方法，其制備簡單，無需復(fù)雜過程，適用性強(qiáng)，可得到多種上轉(zhuǎn)換組分的發(fā)光，上轉(zhuǎn)換效率高，具有很高的穩(wěn)定性，并且安全環(huán)保，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。所述制備方法包括如下步驟：

S1.配制上轉(zhuǎn)換溶液。

其中，配置上轉(zhuǎn)換溶液時(shí)，提供光敏劑和湮滅劑，將二者按比例混合，配制得到光敏劑和湮滅劑的有機(jī)溶液。

S2.通過豎直沉積法，在玻璃基片的表面組裝單分散聚合乳膠微球，得到光子晶體膜。

具體地，所述步驟S2包括如下步驟：

S21.將玻璃基片和燒杯浸于洗液中清洗過夜，并用超純水清洗過夜后的玻璃基片和燒杯，清洗后吹干玻璃基片和燒杯。

其中，所述洗液可以為鉻酸洗液，吹干時(shí)可利用氮?dú)膺M(jìn)行吹干，如此可實(shí)現(xiàn)玻璃基片和燒杯的表面完全的親水化和潔凈。

S22.向吹干后的燒杯中導(dǎo)入相同粒徑的單分散聚合物乳膠微球分散液，再將吹干后的玻璃基片垂直地浸沒于所述乳膠微球分散液中，在恒溫恒濕條件下，待溶液蒸發(fā)完畢，玻璃基片表面組裝有乳膠微球，得到光子晶體膜。

其中，所述單分散聚合物乳膠微球選自單分散三嵌段聚合物乳膠微球、單分散聚苯乙烯乳膠微球或單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠微球中的一種。優(yōu)選地，所述單分散聚合物乳膠微球的粒徑范圍為220～300nm。所述的單分散三嵌段聚合物乳膠微球可以為聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球、聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)乳膠微球或聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)乳膠微球。

進(jìn)一步地，所述單分散聚合物乳膠微球分散液的質(zhì)量濃度約為0.15％。將吹干后的玻璃基片垂直地浸沒于所述乳膠微球分散液中，并置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成膠體光子晶體膜。

得到的所述光子晶體膜的光子禁帶與光敏劑的磷光位置或者湮滅劑的熒光位置相匹配。如此，通過提高激發(fā)波長的強(qiáng)度、光敏劑的磷光壽命或者湮滅劑的熒光壽命來提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，克服了現(xiàn)有技術(shù)通過復(fù)雜的有機(jī)合成仍然不能有效提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的缺陷。

S3.將得到的所述光子晶體膜垂直浸入配制的所述上轉(zhuǎn)換溶液中，得到本發(fā)明的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系的制備方法進(jìn)行舉例說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，光敏劑采用金屬卟啉絡(luò)合物PdOEP，其分子結(jié)構(gòu)式為：

本實(shí)施例中，湮滅劑采用稠環(huán)芳香碳?xì)浠衔顰nCOOH，其分子結(jié)構(gòu)式為：

聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜(禁帶為542nm)的制備：1)將玻璃片和燒杯浸于鉻酸洗液中清洗過夜，然后用超純水清洗，并用氮?dú)獯蹈?，以?shí)現(xiàn)表面完全的親水化和潔凈；2)玻璃片垂直固定浸沒于盛有粒徑為255nm的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球分散液(質(zhì)量濃度約為0.15％)的小燒杯內(nèi)，置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)膠體光子晶體膜。該光子晶體的禁帶為542nm，與光源的激發(fā)波長相匹配。

配置3mL含PdOEP(2.4×10^-5mM)與AnCOOH(7.2×10^-3mM)的DMF溶液，將上述聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜垂直放入上述上轉(zhuǎn)換溶液中，上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)激發(fā)光源，在綠弱光場下(波長為532nm，激發(fā)光能量密度為60mW/cm²)可獲得藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光，其效率可達(dá)10.4％。

圖1為上述基于聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜(禁帶為542nm)的PdOEP/AnCOOH上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系在室溫下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜。從而，由圖1可知，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換體系的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度大，效率可達(dá)10.4％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中所用光敏劑與湮滅劑同實(shí)施例1。

聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜(禁帶為439nm)的制備：1)將玻璃片和燒杯浸于鉻酸洗液中清洗過夜，然后用超純水清洗，并用氮?dú)獯蹈桑詫?shí)現(xiàn)表面完全的親水化和潔凈；2)玻璃片垂直固定浸沒于盛有粒徑為220nm的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球分散液(質(zhì)量濃度約為0.15％)的小燒杯內(nèi)，置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)膠體光子晶體膜。該光子晶體的禁帶為439nm，與AnCOOH的熒光發(fā)射相匹配。

配置3mL含PdOEP(2.4×10^-5mM)與AnCOOH(7.2×10^-3mM)的DMF溶液，將該聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜垂直放入上述上轉(zhuǎn)換溶液中，上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)湮滅劑的熒光發(fā)射，在綠弱光場下(波長為532nm，激發(fā)光能量密度為60mW/cm2)可獲得藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光，其效率可達(dá)15％。

圖2為上述基于聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜(禁帶為439nm)的PdOEP/AnCOOH上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系在室溫下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜。從而，由圖2可知，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換體系的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度較大，效率可達(dá)15％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中所用光敏劑與湮滅劑同實(shí)施例1。

聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜(禁帶為658nm)的制備：1)將玻璃片和燒杯浸于鉻酸洗液中清洗過夜，然后用超純水清洗，并用氮?dú)獯蹈?，以?shí)現(xiàn)表面完全的親水化和潔凈；2)玻璃片垂直固定浸沒于盛有粒徑為300nm的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球分散液(質(zhì)量濃度約為0.15％)的小燒杯內(nèi)，置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)膠體光子晶體膜。該光子晶體的禁帶為658nm，與PdOEP的磷光發(fā)射相匹配。

配置3mL含PdOEP(2.4×10^-5mM)與AnCOOH(7.2×10^-3mM)的DMF溶液，將該聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜垂直放入上述上轉(zhuǎn)換溶液中，上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)光敏劑的磷光發(fā)射，在綠弱光場下(波長為532nm，激發(fā)光能量密度為60mW/cm²)可獲得藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光，其效率可達(dá)9.5％。

圖3為上述基于聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜(禁帶為658nm)的PdOEP/AnCOOH上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系在室溫下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜。從而，由圖3可知，本發(fā)明的基于光子晶體的上轉(zhuǎn)換體系的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度大，效率可達(dá)9.5％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例中所用光敏劑與湮滅劑同實(shí)施例1。

聚苯乙烯光子晶體膜(禁帶為439nm)的制備：1)將玻璃片和燒杯浸于鉻酸洗液中清洗過夜，然后用超純水清洗，并用氮?dú)獯蹈?，以?shí)現(xiàn)表面完全的親水化和潔凈；2)玻璃片垂直固定浸沒于盛有粒徑為220nm的單分散聚苯乙烯乳膠微球分散液(質(zhì)量濃度約為0.15％)的小燒杯內(nèi)，置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成聚苯乙烯膠體光子晶體膜。該光子晶體的禁帶為439nm，與AnCOOH的熒光發(fā)射相匹配。

配置3mL含PdOEP(2.4×10^-5mM)與AnCOOH(8.4×10^-3mM)的DMF溶液，將該聚苯乙烯光子晶體膜垂直放入上述上轉(zhuǎn)換溶液中，上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)湮滅劑的熒光發(fā)射，在綠弱光場下(波長為532nm，激發(fā)光能量密度為60

mW/cm²)可獲得藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光，其效率可達(dá)10.7％。

實(shí)施例5

本實(shí)施例中所用光敏劑與湮滅劑同實(shí)施例1。

聚甲基丙烯酸甲酯光子晶體膜(禁帶為439nm)的制備：1)將玻璃片和燒杯浸于鉻酸洗液中清洗過夜，然后用超純水清洗，并用氮?dú)獯蹈桑詫?shí)現(xiàn)表面完全的親水化和潔凈；2)玻璃片垂直固定浸沒于盛有粒徑為220nm的單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠微球分散液(質(zhì)量濃度約為0.15％)的小燒杯內(nèi)，置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成聚甲基丙烯酸甲酯膠體光子晶體膜。該光子晶體的禁帶為439nm，與AnCOOH的熒光發(fā)射相匹配。

配置3mL含PdOEP(2.8×10^-5mM)與AnCOOH(7.2×10^-3mM)的DMF溶液，將該聚甲基丙烯酸甲酯光子晶體膜垂直放入上述上轉(zhuǎn)換溶液中，上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)湮滅劑的熒光發(fā)射，在綠弱光場下(波長為532nm，激發(fā)光能量密度為60mW/cm²)可獲得藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光，其效率可達(dá)12.3％。

實(shí)施例6

本實(shí)施例中，光敏劑采用金屬卟啉絡(luò)合物PdTPP，其分子結(jié)構(gòu)式為：

本實(shí)施例中，湮滅劑采用稠環(huán)芳香碳?xì)浠衔顳PA，其分子結(jié)構(gòu)式為：

聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜(禁帶為450nm)的制備：1)將玻璃片和燒杯浸于鉻酸洗液中清洗過夜，然后用超純水清洗，并用氮?dú)獯蹈?，以?shí)現(xiàn)表面完全的親水化和潔凈；2)玻璃片垂直固定浸沒于盛有粒徑為220nm的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球分散液(質(zhì)量濃度約為0.15％)的小燒杯內(nèi)，置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)膠體光子晶體膜。該光子晶體的禁帶為450nm，與DPA的熒光發(fā)射相匹配。

配置3mL含PdTPP(2×10^-5mM)與DPA(6×10^-3mM)的甲苯溶液，將該聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜垂直放入上述上轉(zhuǎn)換溶液中，上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)湮滅劑的熒光發(fā)射，在綠弱光場下(波長為532nm，激發(fā)光能量密度為60mW/cm²)可獲得藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光，其效率可達(dá)13.5％。

實(shí)施例7

本實(shí)施例中所用光敏劑與湮滅劑同實(shí)施例6。

聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜(禁帶為532nm)的制備：1)將玻璃片和燒杯浸于鉻酸洗液中清洗過夜，然后用超純水清洗，并用氮?dú)獯蹈桑詫?shí)現(xiàn)表面完全的親水化和潔凈；2)玻璃片垂直固定浸沒于盛有粒徑為255nm的單分散聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球分散液(質(zhì)量濃度約為0.15％)的小燒杯內(nèi)，置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)膠體光子晶體膜。該光子晶體的禁帶為532nm，與光源的激發(fā)波長相匹配。

配置3mL含PdTPP(2.5×10^-5mM)與DPA(6×10^-3mM)的甲苯溶液，將該聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)光子晶體膜垂直放入上述上轉(zhuǎn)換溶液中，上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)激發(fā)光源，在綠弱光場下(波長為532nm，激發(fā)光能量密度為60mW/cm²)可獲得藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光，其效率可達(dá)12.4％。

實(shí)施例8

本實(shí)施例中所用光敏劑與湮滅劑同實(shí)施例6。

聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)光子晶體膜(禁帶為450nm)的制備：1)將玻璃片和燒杯浸于鉻酸洗液中清洗過夜，然后用超純水清洗，并用氮?dú)獯蹈桑詫?shí)現(xiàn)表面完全的親水化和潔凈；2)玻璃片垂直固定浸沒于盛有粒徑為220nm的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)乳膠微球分散液(質(zhì)量濃度約為0.15％)的小燒杯內(nèi)，置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)膠體光子晶體膜。該光子晶體的禁帶為450nm，與DPA的熒光發(fā)射相匹配。

配置3mL含PdTPP(2.5×10^-5mM)與DPA(7.5×10^-3mM)的甲苯溶液，將該聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)光子晶體膜垂直放入上述上轉(zhuǎn)換溶液中，上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)湮滅劑的熒光發(fā)射，在綠弱光場下(波長為532nm，激發(fā)光能量密度為60mW/cm²)可獲得藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光，其效率可達(dá)12.8％。

實(shí)施例9

本實(shí)施例中所用光敏劑與湮滅劑同實(shí)施例6。

聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)光子晶體膜(禁帶為450nm)的制備：1)將玻璃片和燒杯浸于鉻酸洗液中清洗過夜，然后用超純水清洗，并用氮?dú)獯蹈?，以?shí)現(xiàn)表面完全的親水化和潔凈；2)玻璃片垂直固定浸沒于盛有粒徑為220nm的單分散聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)乳膠微球分散液(質(zhì)量濃度約為0.15％)的小燒杯內(nèi)，置于溫度60℃，濕度60％的恒溫恒濕箱內(nèi)，2-3天待溶液蒸發(fā)完畢，通過豎直沉積的方法，在玻璃基片表面組裝成聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)膠體光子晶體膜。該光子晶體的禁帶為450nm，與DPA的熒光發(fā)射相匹配。

配置3mL含PdTPP(2.55×10^-5mM)與DPA(5.1×10^-3mM)的甲苯溶液，將該聚(甲基苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺)光子晶體膜垂直放入上述上轉(zhuǎn)換溶液中，通過光子晶體的布拉格鏡面反射作用增強(qiáng)湮滅劑的熒光發(fā)射，在綠弱光場下(波長為532nm，激發(fā)光能量密度為60mW/cm²)可獲得藍(lán)色上轉(zhuǎn)換熒光，其效率可達(dá)12.9％。

綜上所述：首先，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系，其上轉(zhuǎn)換溶液進(jìn)入到光子晶體膜中形成單層混合體系，通過光子晶體的布拉格鏡面發(fā)射作用獲得弱光上轉(zhuǎn)換效率的提高，解決了現(xiàn)有技術(shù)三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換體系發(fā)光效率低的問題，上轉(zhuǎn)換效率可達(dá)15％，具有顯著的技術(shù)效果。

其次，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系在低功率密度綠光(532nm，60mW/cm2)激發(fā)下，以聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)乳膠微球構(gòu)成的光子晶體薄膜作為增強(qiáng)介質(zhì)，置于弱光上轉(zhuǎn)換體系PdOEP/AnCOOH的DMF溶液中，獲得了藍(lán)色上轉(zhuǎn)換，其效率可達(dá)15％，為光伏、光催化等方面的應(yīng)用提供了新材料。

再次，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系，所用光子晶體的光子禁帶與上轉(zhuǎn)換激發(fā)波長、光敏劑的磷光位置或者湮滅劑的熒光位置相匹配，通過提高激發(fā)波長的強(qiáng)度、光敏劑的磷光壽命或者湮滅劑的熒光壽命來提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，克服了現(xiàn)有技術(shù)通過復(fù)雜的有機(jī)合成仍然不能有效提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率的缺陷。

最后，本發(fā)明的基于光子晶體的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換發(fā)光體系制備簡單，無需復(fù)雜過程，適用性強(qiáng)，可得到多種上轉(zhuǎn)換組分的發(fā)光，上轉(zhuǎn)換效率高，具有很高的穩(wěn)定性，并且安全環(huán)保，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。