[发明专利]一种连续两步能量转移的光捕获体系及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光捕获体系发光材料领域，具体涉及一种连续两步能量转移人工光捕获体系及其制备方法和应用，具体涉及一种脲基嘧啶酮功能化的四苯基乙烯化合物C，作为AIE型能量给体，通过四重氢键聚合为氢键超分子聚合物，利用疏水性荧光染料DBT作为中继受体A，NDI作为最终受体B，利用CTAB作为两亲体通过微乳化法包裹上述给体和两种受体制备成水溶性光捕获纳米粒子。所述光捕获系统的有益效果如下：具备水分散性；纳米粒子结构稳定；四重氢键作用和疏水作用共同促进增强AIE效果，导致两步能量转移均具备高效的天线效应；体系的发光颜色可调，可制备成白光发射材料。

技术领域

本发明属于光捕获体系发光材料领域，具体涉及一种二次能量转移的人工光捕获体系及其制备方法和应用。

背景技术

光合作用是地球上一切生命活动的基础，光合作用的过程包括两个重要步骤，吸收太阳能并将太阳能转化为化学能。光收集系统在自然光合作用中将光能转化为化学能中起着重要作用，为开发可再生能源开辟了广阔的前景。自然界中的光捕获系统(LHSs)是复杂的超分子组合，它包含数百个叶绿素分子，能够有效地捕捉光，并通过多步能量转移将激发能传递到反应中心的受体上。超分子聚合物是通过非共价作用连接在一起的单体阵列，由于其具有制备简单、动态可逆性等优点，是构建人工LHS不可多得的理想平台。

目前，大多数研究都集中在有机溶剂中构建单步能量转移的光捕获系统。这是因为：(1)由于能量给体通常是疏水的，有机体系可以避免水相所引起的聚集诱导淬灭效应(ACQ)；(2)单步能量转移体系易于构建。因此，这些系统大多只包含从供体到受体的一步直接荧光共振能量转移过程，而效率优异的自然光采集系统具有多通道信息通信的特点。因此，为了更好地理解和模拟自然采光天线系统并应用于实际，亟需建立具有在水环境中将太阳能转化为化学能能力的多步能量转移光捕获系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续两步能量转移的光捕获系统的制备方法和应用，本发明所述光捕获体系是在水溶液中构建，具有成本低、绿色环保无污染的效果，形式为水分散性纳米粒子，具有结构稳定的特点，储存数月仍具备高效发光特性。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种连续能量转移的光捕获体系，所述光捕获体系为利用化合物C作为光采集天线和能量给体，化合物A作为中继受体，化合物B作为最终受体，在两亲性表面活性剂存在下，化合物C、化合物A和化合物B与表面活性剂在水溶液中进行微乳化形成纳米粒子，进而构建光捕获体系；

其中化合物C的化学结构如下：

化合物A(DBT)的化学结构式如下：

化合物B(NDI)的化学结构如下：

进一步的，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵CTAB。

进一步的，化合物A与化合物C的摩尔浓度比恒定为50:2500，化合物B与化合物C的摩尔浓度比例为1～25:2500。

化合物C先在氯仿、二氯甲烷等有机溶剂中形成超分子聚合物，单体间通过四重氢键相连：

采用微乳化法，将该超分子聚合物加入到1mM的CTAB水溶液中并超声，可制备水相分散的纳米颗粒，由于C本身具有四苯基乙烯基团，其具有聚集诱导发光性质，因此所制备的纳米颗粒呈现蓝色荧光。

将受体分子同时掺杂到纳米颗粒中即可制备具有能量转移的光捕获体系，选取A和B分别作为中继受体和最终受体时因为C的发射光谱和A的吸收光谱、A的发射光谱和B的吸收光谱具有较好重叠，利于荧光共振能量转移的发生。