專利名稱：含離子液體的光轉(zhuǎn)換元件及其制造方法以及含光轉(zhuǎn)換元件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含離子液體的光轉(zhuǎn)換元件及其制造方法以及含光轉(zhuǎn)換元件的裝置。
背景技術(shù)：
在具有對全球變暖對策和清潔能源等代替能源的強烈需求期間，開發(fā)將太陽光高效地轉(zhuǎn)換為二次能源(電力、氫等)的技術(shù)為當(dāng)務(wù)之急，對具有高光轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池和產(chǎn)氫光催化劑等的期待提高。太陽能電池和產(chǎn)氫光催化劑等在太陽光中所含的廣泛的波長范圍內(nèi)，僅將體系固有的比某種閾值波長短的波長成分用于轉(zhuǎn)換，因此，作為有效地利用廣泛的太陽光波長范圍的技術(shù)之一，研究了光的上轉(zhuǎn)換(即，通過吸收長波長的光而發(fā)出更短波長的光來轉(zhuǎn)換光的波長)。作為光上轉(zhuǎn)換的方法，使用稀土類元素的多光子吸收的光上轉(zhuǎn)換的研究具有50年以上的歷史。但是，稀土類元素的多光子吸收一般而言需要非常高的射入光強度，難以將太陽光等較弱的光作為轉(zhuǎn)換對象。近年來，發(fā)表了通過吸光 發(fā)光進(jìn)行光上轉(zhuǎn)換的有機分子。在專利文獻(xiàn)I中，記載了一種組合物，其上轉(zhuǎn)換光子能量的組合物，其中，所述組合物至少含有作為酞菁、金屬卟啉、金屬酞菁等感光體起作用的在第一波長區(qū)域吸收能量的第一成分和作為聚芴、齊聚芴和它們的共聚物、聚對苯硫醚等發(fā)光體起作用的在第二波長區(qū)域釋放能量的第二成分。在非專利文獻(xiàn)1中，記載了一種使用利用有機分子的三重態(tài)-三重態(tài)湮滅過程(以下，稱為“TTA過程”)的甲苯溶劑中的太陽光程度較弱的光的光上轉(zhuǎn)換器。作為光上轉(zhuǎn)換器中所含的有機分子的介質(zhì)，存在使用高分子量有機聚合物的現(xiàn)有實例。在專利文獻(xiàn)2中，記載了一種體系的使用，其含有用于光上轉(zhuǎn)換的至少一種聚合物和含有至少一種重原子的至少一種光敏化劑，其特征在于，所述光敏化劑的三重態(tài)能量水平比所述聚合物的三重態(tài)能量水平高。在非專利文獻(xiàn)2中，記載了一種將醋酸纖維素(分子量約100，000)的聚合物作為有機分子分散介質(zhì)的光上轉(zhuǎn)換。但是，非專利文獻(xiàn)2中完全未記載了關(guān)光轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換量子效率的定量數(shù)據(jù)。在非專利文獻(xiàn)3中，記載了一種將玻璃化溫度(Tg)為236K (_37°C)且在室溫柔軟橡膠狀的聚合物用作介質(zhì)的光上轉(zhuǎn)換器。在非專利文獻(xiàn)3中，記載了:利用TTA過程的光上轉(zhuǎn)換由于需要擔(dān)負(fù)三重態(tài)激發(fā)能量的有機分子在介質(zhì)內(nèi)部中進(jìn)行擴散運動 相互碰撞從而在有機分子之間進(jìn)行能量交換，因此雖然上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度在溫度較高且聚合物具有充分流動性的溫度范圍O300K)上升，但上轉(zhuǎn)換發(fā)光強度在溫度低且介質(zhì)缺乏流動性的溫度范圍(< 300K)變得非常弱。非專利文獻(xiàn)3中完全未記載了關(guān)光上轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換量子效率的定量數(shù)據(jù)。在非專利文獻(xiàn)4中，記載了將苯乙烯的低聚物(苯乙烯三聚物和四聚物的混合物)用作有機光敏分子和有機發(fā)光分子的介質(zhì)的光上轉(zhuǎn)換器。在非專利文獻(xiàn)4中記載了:將輸出為約14W/cm2的激光作為激發(fā)光以約IOkHz在樣品面上進(jìn)行掃描，最大轉(zhuǎn)換量子效率為3.2%。另外，在非專利文獻(xiàn)4中，為了表示光激發(fā)強度，使用稱為平均激發(fā)密度的獨自指標(biāo)，設(shè)為5mW/cm2左右,但未明確記載該獨自指標(biāo)的定義。在非專利文獻(xiàn)5中，作為可用于使用TTA過程的光上轉(zhuǎn)換中的有機光敏分子，記載了金屬卟啉類、金屬酞菁類，作為有機發(fā)光分子，記載了 9，10-雙(苯乙炔基)蒽、茈、紅熒烯
坐寸o在非專利文獻(xiàn)6中，記載了有關(guān)離子液體的一般的評價，作為其性質(zhì)，如引用自非專利文獻(xiàn)6的圖1中所不，記載了:尚子液體一般而軟木為不燃性(Usual Iynonflammable),在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下可以忽視蒸氣壓的程度(Negligible vapor pressure undernormal conditions),和極性 非極性的概念是否直接適用于離子液體仍有疑問(Polarityconcept questionable)等。在非專利文獻(xiàn)7中，基于實驗結(jié)果，記載了某種非水混和性的離子液體(1-乙基-3-甲基咪唑錯雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺)和任何種類的一般的有機溶劑的可混合比例。在非專利文獻(xiàn)7中，記載了:有機溶劑不與離子液體層分離而均質(zhì)地混合的比例(可混合比例)依賴于有機溶劑分子的極性(偶極矩:D)和有機溶劑分子的大小中的兩或任一者，特別是有機溶劑分子的極性越高，有機溶劑在非水混和性的離子液體中的可混合比例越增加。在非專利文獻(xiàn)8中，記載了:對以1-烷基-3-甲基咪唑鐳作為陽離子的各種離子液體進(jìn)行極性測定的 實驗，基于其結(jié)果，它們具有短鏈醇程度的極性。在非專利文獻(xiàn)9中，記載了:嘗試了多環(huán)芳族電子共軛體系分子即卟啉離子液體中的特性的測定，但由于該分子基本不溶于離子液體，因此，得到的信號微弱。關(guān)于該情況，相同文獻(xiàn)的作者們在文中記述為“根據(jù)以前的研究，可知，離子液體具有與乙腈和甲醇 2-丙醇等醇類同程度的極性，因此，我們假設(shè)典型的芳族化合物不溶于離子液體(其英文原文為:The polarity of room-temperature ionic liquids are similarto acetonitrile and alcohols such as methanol and2_propanol according to theprevious studies，and we assume that typical aromatic compounds are not solublein room-temperature ionic liquids.)，，。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利第4518313號公報專利文獻(xiàn)2:日本特表第2008-506798號公報非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1: S.Baluschev 等人，Physical Review Letters, vol.97,pp.143903-1 143903-4,2006非專利文獻(xiàn)2:A.Monguzzi 等人，Journal of Physical Chemistry A, vol.113,pp.1171 1174,2009
非專利文獻(xiàn)3: Tanya N.Singh-Rachford 等人，Journal of the AmericanChemical Society, vol.131，pp.12007-12014，2009非專利文獻(xiàn)4:T.Miteva 等人，New Journal of Physics，vol.10，pp.103002-1 103002-10,2008.
非專利文獻(xiàn)5: S.Baluschev 等人，New Journal of Physics, vol.10，pp.013007-1 013007-12，2008非專利文獻(xiàn)6:N.V.Plechkova 和 K.R.Seddon，Chemical Society Reviews,vol.37，pp.123 150,2008非專利文獻(xiàn)7:M.B.Shiflett 和 A.M.S.Niehaus，Journal of Chemical andEngineering Data，vol.55，pp.346 353，2010非專利文獻(xiàn)8:A.J.Carmichael 和 K.R.Seddon，Journal of Physical OrganicChemistry, vol.13，pp.591 595，2000非專利文獻(xiàn)9:A.Kawai 等人，Molecular Physics, vol.104,pp.1573 1579，2006非專利文獻(xiàn)10:V.Yakutkin 等人，Chemistry-A European Journal, vol.14，pp.9846 9850，2008非專利文獻(xiàn)11:T.N.Singh-Rachford 等人，Journal of the American ChemicalSociety, vol.130，pp.16164 16165，2008非專利文獻(xiàn)12:T.N.Si ngh-Rachford 和 F.N.Castellano，Journal of PhysicalChemistry Letters, vol.1，pp.195 200，2010


發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在使用TTA過程的光上轉(zhuǎn)換器中，從原理上來說，為了使有機分子之間在介質(zhì)中進(jìn)行能量交換，需要進(jìn)行擴散運動 相互碰撞，如上所述，目前使用甲苯或苯等揮發(fā)性有機溶劑作為介質(zhì)。但是，揮發(fā)性有機溶劑存在為可燃性引起的安全上的問題，由于揮發(fā)性高，因此，為了避免對環(huán)境的不良影響和光轉(zhuǎn)換元件的經(jīng)時變化，需要密閉性高的容器，另外，無法將溶于溶劑或由于溶劑分子的浸透而溶脹的樹脂材料用于光轉(zhuǎn)換元件的容器，這是存在的問題。進(jìn)而，作為有機分子的介質(zhì)，即使使用作為低聚物的苯乙烯三聚物，可燃性(在和光純藥的Siyaku.com:產(chǎn)品安全性數(shù)據(jù)表(MSDS)中，關(guān)于保存方法，記載了 “在冷庫(-20°C )中密封保管、嚴(yán)禁煙火”)、揮發(fā)性(220°C下為約425Pa:B.J.Me i ster等人，Industrial and Engineering Chemistry Research, vol.28,pp.1659 1664,1989)、以及作為介質(zhì)的流動性由于室溫下的高粘度而不充分等問題尚未得到解決。另外，如上所述，將醋酸纖維素、柔軟的橡膠等高分子化合物用作介質(zhì)時，它們除可燃以外為固體和/或流動性較低，因此，在室溫(300K)和室溫以下的溫度下，產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換(up-conversion)的光強度顯著降低等問題，根本無法實現(xiàn)可以研究上轉(zhuǎn)換量子效率程度的上轉(zhuǎn)換。如上所述，使用有機分子的TTA過程的光上轉(zhuǎn)換器也可以應(yīng)用于太陽光程度的弱光，因此，雖然有希望作為進(jìn)行高效的光上轉(zhuǎn)換的方法，但由于在光上轉(zhuǎn)換器中以往使用的介質(zhì)的可燃性、揮發(fā)性或由介質(zhì)的高粘度引起的上轉(zhuǎn)換后的光強度降低等方面，面向?qū)嵱没?，存在需要解決的問題。另一方面，離子液體具有極低的蒸氣壓，且具有一般的現(xiàn)有溶劑所不具有的高熱穩(wěn)定性，通常在室溫下為液體。但是，例如，以下，本發(fā)明無意受任何的理論限制，但如非專利文獻(xiàn)8、9中記載的那樣，由以往的實驗性研究可知，離子液體為具有與甲醇或乙腈同等程度的極性的極性溶劑。從其由“離子”構(gòu)成也可以直觀地理解，離子液體具有極性。另一方面，作為基于TTA過程的光上轉(zhuǎn)換中使用的有機分子，一般使用在可見 近紅外區(qū)域具有光學(xué)活性的n電子共軛體系分子、特別是(如上述非專利文獻(xiàn)I 5中使用的那樣)多環(huán)芳族n電子共軛體系分子。這些分子一般是無極性的(或弱極性)，若基于以往的溶劑化化學(xué)的思路，則這些有機分子應(yīng)幾乎不溶于作為極性介質(zhì)的離子液體，另外，假設(shè)即使通過某種方法使其溶解，這些有機分子也無法在離子液體中穩(wěn)定存在(即，均引起析出或凝聚)。實際上，這些多環(huán)芳族電子共軛體系分子一般不溶于甲醇，這與這樣的溶劑化化學(xué)的預(yù)期充分一致。在非專利文獻(xiàn)11中，記載了:進(jìn)行了測定離子液體中的多環(huán)芳族電子共軛體系分子(四苯基卟啉)的特性的嘗試，但由于該分子在離子液體中的溶解度明顯較低，因此，得到的信號微弱。關(guān)于該方面，非專利文獻(xiàn)11的作者們在文中記述為“我們假設(shè)典型的芳族化合物不溶解于離子液體(原英文為:we assume that typical aromatic compounds arenot soluble in room-temperature ionic liquids)，，。如上所述，使用TTA過程的光上轉(zhuǎn)換器中使用的有機分子類、特別是多環(huán)芳族
電子共軛體系分子幾乎不溶于離子液體這樣的溶劑化化學(xué)的預(yù)測和非專利文獻(xiàn)11中所示的以往的實驗事實對將離子液體用作該用途的介質(zhì)提出了否定的推測。即，在本發(fā)明之前，未研究過將離子液體用于利用TTA過程的光上轉(zhuǎn)換器的介質(zhì)，這是因為存在上述的根據(jù)以往的知識和經(jīng)驗來說不言而喻的否定的預(yù)想和推測。

解決課題的手段本發(fā)明的一實施方式是一種目測為均質(zhì)且透明的光轉(zhuǎn)換元件，其使顯示TTA過程的作為組合的有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解和/或分散在離子液體中而成。本發(fā)明的另一實施方式是目測為均質(zhì)且透明的光轉(zhuǎn)換元件的制造方法，該方法包括以下工序:a)將顯示TTA過程的組合的有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解在揮發(fā)性有機溶劑中而生成有機溶液的工序；b)通過攪拌混合離子液體和該有機溶液，生成目測為均質(zhì)且透明的溶液和/或分散體的工序；和，c)在減壓下從該溶液和/或該分散體中除去該揮發(fā)性有機溶劑至痕量以下的工序。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換兀件，提供一種利用TTA過程的光轉(zhuǎn)換兀件,該光轉(zhuǎn)換元件在室溫下蒸氣壓極低，不僅不會造成基于介質(zhì)揮發(fā)性等的毒性、對環(huán)境的不良影響，而且具有不燃性等安全性、還具有充分的流動性，進(jìn)而可將樹脂材料用于容器。


圖1為表示將非專利文獻(xiàn)6中記載的離子液體的性質(zhì)與現(xiàn)有的有機溶劑進(jìn)行比較而得到的一覽表的圖。(非專利文獻(xiàn)6中的表4)
圖2為針對幾種代表性的陰離子，顯示非專利文獻(xiàn)6中記載的離子液體的水混和性、非水混和性的根據(jù)離子液體中所含的陰離子種類如何發(fā)生變化的傾向的圖。(非專利文獻(xiàn)6中的圖9)圖3為通過剖面示意圖表示將本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件用于太陽能電池的例子的圖。圖4為階段性地表示本發(fā)明一實施方式的將有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解和/或分散在離子液體中的順序的圖。圖5為表不本發(fā)明一實施方式的溶解和/或分散在離子液體中的有機光敏分子和有機發(fā)光分子對射入光進(jìn)行上轉(zhuǎn)換的情況的圖。圖6為表不本發(fā)明一實施方式的溶解和/或分散在離子液體中的有機光敏分子和有機發(fā)光分子對射入光進(jìn)行上轉(zhuǎn)換的情況的圖。圖7為針對本發(fā)明一實施方式的使用三種不同的離子液體的情況，顯示由有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解和/或分散在離子液體中而得到的樣品所發(fā)出的上轉(zhuǎn)換發(fā)光的光譜的圖。 圖8中的(a) (d)為表不本發(fā)明一實施方式的來自有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解和/或分散在離子液體中而得到的樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜的圖。圖9中的(a) (d)為表不本發(fā)明一實施方式的來自有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解和/或分散在離子液體中而得到的樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜的圖。圖10中的(a) (d)為表不本發(fā)明一實施方式的來自有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解和/或分散離子液體中而得到的樣品的上轉(zhuǎn)換發(fā)光光譜的圖。圖11為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖12為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖13為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖14為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖15為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖16為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖17為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖18為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖19為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖20為表示本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的陳化試驗前后的吸收光譜的比較的圖。圖21為表示實施例46中說明的制作后經(jīng)過十個月時的利用連續(xù)激光發(fā)光#1的照射的光上轉(zhuǎn)換的情況的照片。圖22為使用連續(xù)激光發(fā)光器#3對實施例57、58、59、60、63測定上轉(zhuǎn)換量子效率的激發(fā)強度依賴性的圖。圖23為表示將圖22的橫軸變更為Nex來顯示的實驗數(shù)據(jù)圖，和相對于它們的利用式I得到的擬合曲線的圖。圖24為表示在不使用揮發(fā)性有機溶劑的情況下將有機光敏分子和有機發(fā)光分子在粉末狀態(tài)下從上方直接撒在離子液體上后，即使經(jīng)過10小時以上也不會引起其在離子液體中的自發(fā)的溶解或分散的圖。顏色深的(在黑白印刷中為黑色)粉末為有機光敏分子，顏色淺的(在黑白印刷中為灰色)粉末為有機發(fā)光分子。圖25為表示本發(fā)明一實施方式的非水混和性的離子液體和作為無極性溶劑的苯(C6H6)的混和性的情況的照片。圖26為表示本發(fā)明一實施方式的非水混和性的離子液體和作為無極性溶劑的環(huán)己烷(C6H12)的混和性的情況的照片。
具體實施例方式以下，為了示例本發(fā)明的代表性實施方式，更詳細(xì)地進(jìn)行描述，但本發(fā)明并不限定于這些實施方式。 如上所述，在基于TTA過程的光轉(zhuǎn)換元件中，介質(zhì)需要在其內(nèi)部容許有機分子的擴散運動。本發(fā)明人等考慮制作一種代替以往使用的甲苯或苯等有機溶劑、以及可燃、流動性不足且粘度非常高的橡膠狀聚合物、具有可燃性且在實用方面蒸氣壓不低的低聚物等介質(zhì)，使用一般具有極低的蒸氣壓、較高的流動性、阻燃性等性質(zhì)的離子液體的光轉(zhuǎn)換元件，進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過以下的實施方式，可以解決上述課題，至此完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一實施方式是一種目測為均質(zhì)且透明的光轉(zhuǎn)換元件，其將顯示TTA過程的組合而成的有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解和/或分散在離子液體中而成。在本說明書中，“離子液體”是指由陽離子和陰離子構(gòu)成的在25°C下為液體的常溫熔融鹽?！澳繙y為均質(zhì)且透明”是指在離子液體以及有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解在揮發(fā)性有機溶劑中而得到的溶液的情況下，有機光敏分子和有機發(fā)光分子的揮發(fā)性有機溶液相對于離子液體不會引起目測為二層以上的層分離，而且在目測可確認(rèn)的程度下為均質(zhì)且不具有渾濁 模糊而透明地混和；在離子液體以及有機光敏分子和有機發(fā)光分子的情況下，有機光敏分子和有機發(fā)光分子在尚子液體中的溶液和/或分散體在目測為可確認(rèn)的程度下不具有固體，均質(zhì)且不具有渾濁 模糊，透明。另外，溶解和/或分散是指進(jìn)行溶解或分散中的任一者或同時進(jìn)行溶解和分散。已知離子液體一般具有極低的蒸氣壓和阻燃性。已知離子液體通過陽離子和陰離子的組合而存在至少1，000，000種以上(非專利文獻(xiàn)6)。正如被稱為常溫熔融鹽那樣，離子液體的熔點大多在室 溫附近，但本發(fā)明一實施方式的TTA過程需要容許有機分子在作為介質(zhì)的離子液體的內(nèi)部進(jìn)行擴散運動，在本實施方式中，使用在室溫下為液體的離子液體。
若從蒸氣壓方面看，則一般而言由于離子液體的蒸氣壓極低，因此，可以在本發(fā)明的實施方式中使用。例如，記載了:本發(fā)明的一實施方式中的1-乙基-3-甲基咪唑錯雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺在室溫(25°C)的蒸汽壓為lX10_9Pa，在80°C下的蒸汽壓為
1.8X10_6Pa，本發(fā)明的一實施方式中的1-丁基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺的蒸氣壓在室溫(25°C)下為8X l(T1QPa，在80°C下為1.4X KT6Pa (D.H.Zaitsau等人，Journal of Physical Chemistry A, vol.110, pp.7303 7306),具有較低的蒸氣壓。在JIS標(biāo)準(zhǔn)中，由于將IX 10_5Pa以下設(shè)為超高真空，因此，這些離子液體的蒸汽壓均為超高真空區(qū)域的蒸氣壓。離子液體近年來被稱為常溫熔融鹽，存在根據(jù)種類為高粘度的情況。但是，如后所述，本發(fā)明一實施方式的離子液體在包括室溫的使用溫度下的粘度低。例如，在本發(fā)明一實施方式中，在300K時，1-丙基-2，3-二甲基咪唑鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(也稱為
1，2- 二甲基-3-丙基咪唑錯雙(三氟甲基磺?；?)的粘度為0.082Pa *s，可見具有低粘度(S.1.Fletcher 等人，Journal of Chemical and Engineering Data, vol.55, pp.778 782,2010)。
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若進(jìn)一步舉出例子，則記載了本發(fā)明一實施方式的1-乙基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺在303.48K下的粘度和本發(fā)明一實施方式的1-丁基-3-甲基咪唑鐳雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺在302.93K下的粘度分別為0.029Pa s和0.041Pa s(J.Jacquemin 等人，Green Chemistry, vol.8, pp.172 180, 2006)。若從熱穩(wěn)定性方面來看，則記載了本發(fā)明一實施方式的1-乙基-3-甲基咪唑錯雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺和1-丙基_2，3-二甲基咪唑鍵雙(三氟甲基磺?；?的TGA (熱重量測定)下測得的熱分解起始溫度(Tmset)分別為453°C和462°C (H.L.Ngo等人，Thermochimica Acta, vol.97，pp.357 358，2000)。另外，記載了，即使在將熱分解稍微開始的溫度定義為熱分解起始溫度(Tstart)的更嚴(yán)格的TGA測定結(jié)果中，本發(fā)明一實施方式的1-丙基-2’ 3- 二甲基咪唑錯雙(三氟甲基磺?；?的熱分解起始溫度(Tstart)也為385°C，本發(fā)明一實施方式的1-丁基-3-甲基咪唑.鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺的熱分解起始溫度(Tstart)也為330°C (C.P.Fredlake等人，Journal of Chemical and Engineering Data, vol.49, pp.954 964, 2004)?？傊鼈兊臒岱€(wěn)定性強度是以往的有機溶劑所無法想象程度的高度，從這方面考慮，也發(fā)現(xiàn)將本發(fā)明的離子液體用作介質(zhì)的優(yōu)越性。如上所述，根據(jù)本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件，可提供一種光轉(zhuǎn)換元件，該光轉(zhuǎn)換元件在室溫下蒸氣壓非常低，不僅不會造成基于介質(zhì)的揮發(fā)性的毒性、對環(huán)境的不良影響，而且在具有不燃性等安全性的同時，具有充分的流動性。本發(fā)明無意受任何理論限制，但離子液體具有上述低揮發(fā)性、阻燃性等特性，另一方面，如上所述，離子液體一般具有與短鏈醇或乙腈同等程度的極性。因此，若基于溶劑化化學(xué)的常識，則預(yù)想作為無極性(或弱極性)分子的多環(huán)芳族n電子共軛體系分子幾乎不會溶解于作為極性介質(zhì)的離子液體，另外，即使假設(shè)通過某種方法使其溶解，這樣的分子也無法穩(wěn)定地存在于離子液體中(即，引起析出和/或凝聚)。這已經(jīng)在非專利文獻(xiàn)11中實驗性地表示，另外，在本說明書中，也可通過后面所示的比較例I 3進(jìn)行再次確認(rèn)。另一方面，一般而言，如圖1所示，對于溶解性來說，是否直接符合以往的極性-非極性的技術(shù)思想，也提出了疑問。本發(fā)明人等著眼于突破離子液體的上述特殊性的可能性進(jìn)行了研究，結(jié)果，令人驚訝的是，發(fā)現(xiàn)通過以下的實施方式，可以實現(xiàn)本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換元件。本發(fā)明的其它的實施方式是一種光轉(zhuǎn)換元件，其為通過將顯示TTA過程的組合而成的有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解和/或分散在離子液體中而成的目測為均質(zhì)且透明的光轉(zhuǎn)換兀件，其中，尚子液體與有機光敏分子和有機發(fā)光分子之間具有陽尚子_ 31相互作用且為非水混和性的。在本說明書中，“陽離子-Ji相互作用”是指離子液體中的陽離子與有機光敏分子和有機發(fā)光分子的n電子之間的能量穩(wěn)定化相互作用，“非水混和性”是指在25°C下，10重量％以下的水往往目視上均質(zhì)且透明地混合在離子液體中，但超過10重量％的水則不會目視上均質(zhì)且透明地混合在離子液體中。在本實施方式中，作為離子液體的陽離子，通過使用在與有機光敏分子和有機發(fā)光分子之間具有“陽離子相互作用”的離子，可以提高有機光敏分子和有機發(fā)光分子在離子液體中的溶解/分散穩(wěn)定性。本發(fā)明無意受任何理論限制，但有機光敏分子和有機發(fā)光分子穩(wěn)定地溶解和/或分散在離子液體中例如可以如下理解。如下述比較例I 3所示，本發(fā)明的有機光敏分子和有機發(fā)光分子原本幾乎不會直接溶解/分散于離子液體。可以認(rèn)為這是因為有機光敏分子和有機發(fā)光分子由于堆積，即分子上的n電子云之間的重疊而以固體形式凝聚，不能溶解/分散在離子液體中。但是，一般認(rèn)為，一旦溶解/分散，作為離子液體的陽離子，通過使用與有機光敏分子和有機發(fā)光分子之間具有“陽離子相互作用”的離子，例如不會產(chǎn)生由有機光敏分子和有機發(fā)光分子之間的堆積引起的再凝聚，當(dāng)然，有機光敏分子和有機發(fā)光分子與離子液體更穩(wěn)定地相互作用，可以提高在離子液體中的溶解和/或分散的穩(wěn)定性。進(jìn)而，根據(jù)比較實驗(比較例14 21)的結(jié)果，強烈地提示，上述的利用“陽離子-n相互作用”的有機光敏分子和有機發(fā)光分子在離子液體中的穩(wěn)定化機制的存在。作為本發(fā)明一實施方式的離子液體的陽離子，只要是能顯示“陽離子-Ji相互作用”的離子，就沒有特殊限制，可以使用廣泛的離子液體的陽離子。作為這樣的顯示離子液體的“陽離子-Ji相互作用”的陽離子，例如可舉出:包括1-乙基-3-甲基咪卩生錯1- 丁基-3-甲基咪唑錯、1-己基-3-甲基咪唑鐳、1-辛基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)等1-烷基-3-甲基咪唑.鎮(zhèn)、1-乙基-2，3- 二甲基咪唑鎮(zhèn)、1-丙基-2，3- 二甲基咪唑鐳、1-丁基_2，3_ 二甲基咪唑鐳、1-戊基_2，3_ 二甲基咪唑L鐳、1-己基_2，3_ 二甲基咪唑鍵、1-庚基_2，3- 二甲基咪唑鎮(zhèn)、1-辛 基-2，3- 二甲基咪唑鎮(zhèn).等1-烷基-2，3- 二甲基咪唑鎮(zhèn)、1-氰基甲基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)、1-(2-羥基乙基)-3-甲基咪唑鎮(zhèn)、1-丁基吡啶.鐳、1-己基吡啶鐳、N- (3-羥基丙基)吡唆.鐳、N-己基-4- 二甲基氨基吡啶.鐳、N，N- 二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨、N-乙基-N，N-二甲基-2-甲氧基乙基銨、N-(甲氧基乙基)-N-甲基嗎啉鎮(zhèn)、1-(2-甲氧基乙基)-1_甲基吡咯烷鎮(zhèn)、1_(甲氧基乙基)-1_甲基哌啶翁、N_(甲氧基乙基)-1-甲基吡咯烷鎮(zhèn)等的咪唑陽離子、吡啶陽離子、哌啶陽離子、吡咯烷陽離子、批唑陽離子、噻唑陽離子、季銨陽離子、嗎啉陽離子等芳族胺系、脂族胺系、脂環(huán)式胺系等含氮化合物陽離子、四烷基鎮(zhèn)、四苯基鎮(zhèn)等季磷陽離子、三烷基锍、三苯基
锍等锍陽離子，但并不限定于此。這些陽離子可以為I種或2種以上的混合物。另外，記載了(非專利文獻(xiàn)6)離子液體根據(jù)離子液體中陰離子的種類而沒有上限地與水混和，但無法根據(jù)離子液體中的陰離子的種類與水某種程度以上混和或僅與水極微量混和。本發(fā)明人等對離子液體進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為離子液體的陰離子，在使用含有圖2所示陰離子組中對離子液體賦予非水混和性的陰離子的離子液體的情況下，將有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解和/或分散在離子液體中，可以得到目測為均質(zhì)且透明的光轉(zhuǎn)換元件。如下述比較例I 3所示，原本本發(fā)明的有機光敏分子和有機發(fā)光分子直接幾乎不會直接溶解/分散在離子液體中。這是因為:本發(fā)明無意受任何理論限制，但若從關(guān)于溶劑的現(xiàn)存的極性-非極性的觀點考慮，則無極性(或弱極性)的這些芳族n電子共軛體系分子(特別是多環(huán)芳族n電子共軛體系分子)幾乎不溶于一般具有與短鏈醇或乙腈同等程度極性的離子液體中是預(yù)料中的事。但是發(fā)現(xiàn)，盡管存在這樣的否定的推測，例如通過使用本發(fā)明的一實施方式的方法等，也可以將這些有機分子預(yù)先長期穩(wěn)定地溶解或分散在離子液體中。

作為其機制，雖然后述的比較例14 21的結(jié)果強烈地啟示“陽離子-JI相互作用”作為合理的機理，但依然未決定性地判明，另外，本發(fā)明無意受任何理論限制，但在本發(fā)明的一實施方式中，作為離子液體，通過使用有時與水混合至某種程度、但不與水混合至某種程度以上、或者幾乎不與水混和(非水混和性)的離子液體，可以將有機光敏分子和有機發(fā)光分子目測為均質(zhì)地溶解和/或分散在離子液體中(例如，圖4)，由此可提供本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換元件。另一方面判明，若使用水混和性離子液體，則即使使用本發(fā)明一實施方式的方法，如下述比較例4 7所示，離子液體與溶解有機光敏分子和有機發(fā)光分子的有機溶劑之間也不會目測均質(zhì)地混合，離子液體和有機溶劑引起二層分離，無法提供均質(zhì)的光轉(zhuǎn)換元件。離子液體的陰離子只要對離子液體賦予非水混和性，就可以沒有特殊限制地使用，包括雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺([n(so2cf3)2]_)、三(三氟甲基磺?；?甲基化物([C(SO2CF3)3]_)、六氟磷酸鹽([PF6]_)、三(五氟乙基)三氟磷酸鹽([(C2F5)3PF3D等含氟化合物陰離子、[BR1R2R3R4F(RrRyRr R4 獨立地為 CH3(CH2)n(其中 n=l、2、3、4、5、6、7、8、9)或芳基)，但并不限定于此。這些陰離子可以為I種或2種以上的混合物。如上所述，上述離子液體的陰離子和陽離子的組合中，作為本發(fā)明一實施方式的離子液體，例如可舉出:組合以下的陽離子和陰離子而成的、1-乙基-3-甲基咪唑錯雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺、1-丁基-3-甲基咪唑錯雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、1-己基-3-甲基咪唑鑛雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、1-辛基-3-甲基咪卩生鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、1-丙基_2，3-二甲基咪唑鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺、1-丁基_2，3-二甲基咪唑:鎮(zhèn),雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺、1-乙基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)三(三氟甲基磺?；?甲基化物、1-丁基-3-甲基咪唑播三(三氟甲基磺酰基)甲基化物、1-己基-3-甲基咪唑:錯.三(三氟甲基磺酰基)甲基化物、1-辛基-3-甲基咪唑鑛三(三氟甲基磺酰基)甲基化物、1-丙基-2，3-二甲基咪卩生鎮(zhèn)三(三氟甲基磺?；?甲基化物、1-丁基_2，3-二甲基咪唑鎮(zhèn)三(三氟甲基磺?；?甲基化物、N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨三(三氟甲基磺酰基)甲基化物、1-乙基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑播三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1-己基-3-甲基咪唑鐳三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1-辛基-3-甲基咪卩生鎮(zhèn)三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1-丙基_2，3-二甲基咪唑鎮(zhèn)三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1-丁基_ 2，3-二甲基咪唑.輸三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑鑛■六氟磷酸鹽、1-丁基-3-甲基咪卩生鎮(zhèn)六氟磷酸鹽、1-己基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)六氟磷酸鹽、1-辛基-3-甲基咪唑播六氟磷酸鹽、1-丙基-2，3-二甲基咪P生.錙1:7K氟磷酸鹽、1-丁基-2，3-二甲基咪唑錯六氟磷酸鹽、N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)銨六氟磷酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑,鐳[BR1R2R3R4]'1-丁基-3-甲基咪唑鑛[BR1R2R3R4JM-己基_3_甲基咪唑鐳[BR1R2R3R4]'1-辛基-3-甲基咪唑鐳[BR1R2R3R4]'1-丙基-2，3-二甲基咪唑鐳[BR1R2R3R4]'1-丁基-2，3-二甲基咪唑 鐳[BR1R2R3R4]'N，N-二乙基-N-甲基-N_(2_ 甲氧基乙基)銨[BR1R2R3R4Fd R2、R3、R4 獨立地為 CH3 (CH2)n(其中，n=l、2、3、4、5、6、7、8、9)或芳基)、1-丁基吡啶.鐳六氟磷酸鹽、1-己基吡唆.鐳六氟磷酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑鐳三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1-氰基甲基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺、N-己基-4-二甲基氨基吡啶鎮(zhèn):雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、1-(2-羥基乙基)-3-甲基
咪唑播雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺、N-(3-羥基丙基)吡啶鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、N-乙基-N，N-二甲基-2-甲氧基乙基銨三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1-(2-羥基乙基)-3-甲基咪卩生鎮(zhèn)三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、N-(3-羥基丙基)吡啶锧三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、N-(甲氧基乙基)-N-甲基嗎啉三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1-(2-甲氧基乙基)-1-甲基-吡咯烷鎮(zhèn)三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1_(甲氧基乙基)-1_甲基哌啶鐳三(五氟乙基)三氟磷酸鹽、1_(甲氧基乙基)-1_甲基哌啶.鐳雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、N-(甲氧基乙基)-1_甲基吡咯烷鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺、N-(甲氧基乙基)-N-甲基嗎啉.錯雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺等離子液體，但并不限定于此。
根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，可進(jìn)一步提供一種有機光敏分子和有機發(fā)光分子不會在離子液體中再凝聚或析出等的、長期穩(wěn)定的利用TTA過程的光轉(zhuǎn)換元件。在本說明書中，“長期穩(wěn)定”是指，在惰性氣體氣氛中，在80°C保持100小時的情況下，保持前后，來自有機光敏分子和有機發(fā)光分子的吸收光譜的峰位置和光譜強度不會發(fā)生測定誤差以上的變化。如已經(jīng)說明的那樣，認(rèn)為例如，只要離子液體的陽離子與有機光敏分子和有機發(fā)光分子之間具有“陽離子-n相互作用”、且/或離子液體根據(jù)其陰離子種類而具有非水混和性，就可以提高有機光敏分子和有機發(fā)光分子相對離子液體的溶解和/或分散性、且/或提高在離子液體中的穩(wěn)定性，因此在長期穩(wěn)定性方面優(yōu)選。本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的粘度沒有特殊限制，但由于上轉(zhuǎn)換發(fā)光起因于TTA過程，因此，例如在-100°C 200°C，-50°C 100°C，_30°C 80°C等使用光轉(zhuǎn)換元件的溫度范圍內(nèi)優(yōu)選為液體。本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的粘度在300K時可以為
0.0OOOOlPa s 以上、0.0OOOlPa s 以上、0.0OOlPa s 以上、0.0OlPa s 以上、IPa s 以下、IOPa s 以下、IOOPa s 以下、IOOOPa s 以下。本發(fā)明一實施方式的該光轉(zhuǎn)換元件的熔點(Tm)和凝固溫度(Tf)沒有特殊限制，但由于發(fā)光起因于TTA過程，因此，在光轉(zhuǎn)換元件的使用溫度范圍內(nèi)優(yōu)選為液體。熔點可以為-200°C以上、10°C以下、(TC以下、-10°C以下、-30°C以下、-50°C以下。凝固溫度可以為-200°C以上、(TC以下、-10°C以下、-30°C以下、-50°C以下。為了在通常的室溫環(huán)境下使用，熔點和凝固溫度優(yōu)選均為0°C以下。在將本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件用于裝置的情況下，可以將水分含量設(shè)為I重量％以下、0.1重量％以下、0.01重量％以下、0.001重量％以下。若存在氧，則在TTA過程中淬滅激發(fā)態(tài)，降低轉(zhuǎn)換效率，因此，在本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件中，可以將氧濃度設(shè)為IOOppm以下、IOppm以下、Ippm以下、0.1ppm以下。為了這些目的，可 以在具有本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的裝置中使吸氧劑、吸水材料共存?？捎糜诒景l(fā)明的有機光敏分子和有機發(fā)光分子只要其組合基于TTA過程發(fā)光，就可以沒有限制地廣泛使用。另外，吸光波長、發(fā)光波長可以從太陽光的光譜范圍內(nèi)沒有限制地選擇，若舉例，則在對可見 近紅外區(qū)域的光進(jìn)行上轉(zhuǎn)換的實施方式中，可以使用在可見 近紅外區(qū)域具有吸光帶和/或發(fā)光帶的共軛分子。作為本發(fā)明一實施方式的有機光敏分子，例如包括內(nèi)消旋-四苯基-四苯并葉啉金屬絡(luò)合物、八乙基卟啉金屬絡(luò)合物等金屬卟啉類和金屬酞菁類，但不限定于這些。作為絡(luò)合物中的金屬，可以使用Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Zn、Cu等。作為有機發(fā)光分子，例如含有9，10-二苯基蒽、9，10-雙(苯乙炔基)蒽、茈、紅熒烯等，但并不限定于這些。對于基于TTA過程而發(fā)光的有機光敏分子和有機發(fā)光分子，包括芳族n電子共軛體系化合物、特別是多環(huán)芳族
電子共軛體系化合物等，以及，例如非專利文獻(xiàn)5中記載的物質(zhì)等，可以廣泛地使用。有機光敏分子和有機發(fā)光分子在光轉(zhuǎn)換元件中的含量只要不產(chǎn)生TTA過程和/或光轉(zhuǎn)換效率的降低等就沒有特殊限制。本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的有機光敏分子和光發(fā)光分子的含量可以分別是例如0.000001重量％以上、0.00001重量％以上、0.0001重量％以上、I重量％以下、5重量％以下、10重量％以下。
本發(fā)明的其它的實施方式是目測為均質(zhì)且透明的光轉(zhuǎn)換元件的制造方法，該方法包括以下工序:a)將顯示TTA過程的有機光敏分子和有機發(fā)光分子的組合溶解在揮發(fā)性有機溶劑中而生成有機溶液的工序；b)通過攪拌混合離子液體和該有機溶液而生成目測為均質(zhì)且透明的溶液和/或分散體的工序；和，c)在減壓下從該溶液和/或該分散體中除去該揮發(fā)性有機溶劑至痕量以下的工序。在本實施方式中，將有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解在揮發(fā)性有機溶劑中而得到的溶液加入到離子液體中并攪拌，由此目視上均質(zhì)且透明地混和在離子液體中。在本說明書中，“攪拌”是指移動液體容器本身、移動液體中的物體、振動液體中的物體、使液體本身流動，振動液體本身、向液體中噴出氣體、或者將這些操作依次或同時進(jìn)行兩種以上、和間接地進(jìn)行這些操作。另外，該液體可以含有固體。進(jìn)而，“攪拌”可包括利用超聲波或者利用或并用微波等分子振動、吸收的能量。而且，在本說明書中，關(guān)于揮發(fā)性有機溶劑的“痕量”是指基于吸收光譜測定，在離子液體中僅能在噪聲級以下檢測到揮發(fā)性有機溶劑的量。本發(fā)明無意受任何理論限制，但認(rèn)為，以往的基于極性-非極性的溶解性概念適用于有機光敏分子和有機發(fā)光分子在揮發(fā)性有機溶劑中的溶解，但以往的基于極性-非極性的溶解性概念不適用于含有有機光敏分子和有機發(fā)光分子的揮發(fā)性有機溶液在離子液體中的分散、溶解，根據(jù)與在上述離子液體的陰離子處所說明的相同的看法，可以認(rèn)為:通過使用雖然往往與水混和至某種程度， 但不會與水混合至某種程度以上的(非水混和性的)離子液體，含有有機光敏分子和有機發(fā)光分子的揮發(fā)性有機溶液可以與離子液體目視上均質(zhì)且透明地混合。進(jìn)而發(fā)現(xiàn)，在本實施方式中，使含有有機光敏分子和有機發(fā)光分子的揮發(fā)性有機溶液目視上均質(zhì)且透明地混和在離子液體中后，即使在高真空下將揮發(fā)性有機溶劑除去至痕量以下，也可以將有機光敏分子和有機發(fā)光分子目視上均質(zhì)且透明地溶解和/或分散在離子液體中。本發(fā)明無意受任何理論限制，但認(rèn)為，在除去揮發(fā)性有機溶劑之后，由于在上述離子液體的陽離子處所說明的認(rèn)為是“陽離子相互作用”的能量穩(wěn)定化相互作用，有機光敏分子和有機發(fā)光分子在離子液體中的目視上均質(zhì)且透明的溶解和/或分散是穩(wěn)定化的。作為本發(fā)明一實施方式的揮發(fā)性有機溶劑，只要為可溶解本發(fā)明的有機光敏分子和有機發(fā)光分子且可以與非水混和性的離子液體均質(zhì)且透明地混和，進(jìn)而可在減壓下除去至痕量程度的溶劑，就沒有特殊限制，可以廣泛地使用，可以根據(jù)有機光敏分子和有機發(fā)光分子的溶解性適宜選擇甲苯、苯、二甲苯等芳族系溶劑等。本發(fā)明一實施方式的攪拌只要能夠?qū)⒂袡C光敏分子和有機發(fā)光分子溶解于揮發(fā)性有機溶劑而得到的溶液與離子液體混合，就沒有特殊限制，可以使用超聲波、鼓泡、攪拌器、輸液泵、粉碎機、球磨機、均質(zhì)器、濕式氣流磨和微波等技術(shù)或裝置，這些可以單獨或組合使用。如本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換元件處所說明的那樣，在該光轉(zhuǎn)換元件的制造方法中使用的該離子液體只要還與有機光敏分子和有機發(fā)光分子之間具有陽離子相互作用且為非水混和性的，就可以將有機光敏分子和有機發(fā)光分子目視上均質(zhì)且透明地溶解和/或分散在尚子液體中，而且可以將有機光敏分子和有機發(fā)光分子在尚子液體中的溶解和/或分散穩(wěn)定化。在該光轉(zhuǎn)換元件的制造方法中，離子液體的陽離子和陰離子沒有特殊限制，可以使用在上述光轉(zhuǎn)換元件的離子液體的陽離子、陰離子的說明中所記載的那些。這些陽離子和陰離子可以分別為I種或2種以上的混合物。關(guān)于用途，本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件可以在太陽能電池、光催化劑、光催化
劑型氫/氧發(fā)生裝置等中使用。例如，圖3為在具有太陽能電池層1、透明背面電極2、透明絕緣膜3、光反射膜5的太陽能電池中，將使用本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件的上轉(zhuǎn)換膜層4作為一個例子配置在透明絕緣膜和光反射膜之間而得到的裝置的剖面示意圖。例如，根據(jù)圖3的構(gòu)成，通過將來自太陽的射入光6進(jìn)行上轉(zhuǎn)換，太陽能電池層可以提高可用于發(fā)電的波長范圍的光的強度，從而可進(jìn)一步提高發(fā)電效率。代替圖3的太陽能電池層1，例如通過配置光催化層，可以實現(xiàn)催化效率高的光催
化劑、光催化型氫 /氧發(fā)生裝置。本發(fā)明一實施方式的光轉(zhuǎn)換元件并不限定于上述構(gòu)成，可以根據(jù)需要進(jìn)行配置，例如可以根據(jù)需要配置在透明背面電極和透明絕緣膜之間等。實施例以下，通過實施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于這些實施例。以下，示出本發(fā)明一實施方式的在實施例和比較例中使用的離子液體、有機發(fā)光分子、有機光敏分子、有機揮發(fā)性溶劑、使用裝置等的詳細(xì)情況。離子液體在本發(fā)明的實施方式中，發(fā)現(xiàn)可以制作穩(wěn)定且良好的光的上轉(zhuǎn)換器的離子液體。離子液體#1:1-乙基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(制造廠商名稱:Covalent Associates Inc, CAS 編號 174899-82-2)離子液體#2:1-丙基-2，3-二甲基咪唑錯雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(制造廠商名稱:Covalent Associates Inc, CAS 編號 169051-76-7)離子液體#3:1_ 丁基-3-甲基咪唑錯雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(制造廠商名稱:Covalent Associates Inc, CAS 編號 174899-83-3)離子液體#4:1-丙基-2，3-二甲基咪唑鎮(zhèn)三(三氟甲基磺?；?甲基化物(制造廠商名稱:Covalent Associates Inc, CAS 編號 169051-77-8)離子液體#5:N，N-二乙基-N-甲基-N_(2-甲氧基乙基)銨雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(制造廠商:日清紡，銷售廠商:關(guān)東化學(xué)，產(chǎn)品編號:11468-55，CAS編號464927-84-2)離子液體#6:1-己基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(制造廠商名稱:關(guān)東化學(xué)，CAS編號382150-50-7)離子液體#7:1_辛基-3-甲基咪唑播雙(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(銷售廠商:關(guān)東化學(xué)，產(chǎn)品編號:49514-85, CAS編號:178631-04-4)離子液體#8:1~乙基-2，3- 二甲基咪唑猶雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(銷售廠商:關(guān)東化學(xué)，產(chǎn)品編號:49515-52，CAS編號:174899-90-2)離子液體#9:1_ 丁基-2，3-二甲基咪唑錯雙(三氟甲基磺?；?酰亞胺(銷售廠商:關(guān)東化學(xué)，產(chǎn)品編號:49515-66, CAS編號:350493-08-2)#1 #9均為非水混和性的離子液體。即使應(yīng)用于本發(fā)明方法，也與使有機光敏分子和有機發(fā)光分子溶解而成的有機溶劑之間發(fā)生目測可確認(rèn)的層分離，不適于制作光轉(zhuǎn)換元件的離子液體。離子液體#10:N，N-二乙基-N-甲基-N_(2-甲氧基乙基)銨四氟硼酸鹽(制造廠商:日清紡，銷售廠商:關(guān)東化學(xué)，產(chǎn)品編號:11469-45，CAS編號464927-72-8)離子液體#11:1-甲基-3-丙基碘化咪唑播(銷售廠商:東京化成，產(chǎn)品編號:M1440, CAS 編號 119171-18-5)離子液體#12:1-乙基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)三氟乙酸鹽(銷售廠商:Merck.，產(chǎn)品編號:490147，CAS 編號 174899-65-1)離子液體#13:1-乙基-3-甲基咪唑鎮(zhèn)乙酸鹽(銷售廠商:關(guān)東化學(xué)，產(chǎn)品編號:49514-02，CAS 編號 143314-17-4)#10 #13均為水混和性的離子液體。有機光敏分子有機光敏分子#1:內(nèi)消 旋-四苯基-四苯并卟啉鈀(CAS編號119654-64-7)
有機光敏分子#2:八乙基卟啉鈀(CAS編號24804-00-0)有機發(fā)光分子有機發(fā)光分子#1:茈(CAS編號198-55-0)有機發(fā)光分子#2:9，10-雙(苯乙炔基)蒽(CAS編號10075-85-1)有機發(fā)光分子#3:9，10-二苯基蒽(CAS編號1499_10_1)揮發(fā)性有機溶劑甲苯(制造廠商名稱:和光純藥，產(chǎn)品編號:209-13445)苯(制造廠商名稱:和光純藥，產(chǎn)品編號:021-12301)正己烷(制造廠商名稱:和光純藥，產(chǎn)品編號:082-06901)環(huán)己烷(制造廠商名稱:Aldrich，產(chǎn)品編號:227048)裝置類Bath Sonicator (制造廠商名稱:Branson,型號:Model3510)玻璃制巴氏吸管(制造廠商名稱:Fisher Scientific，產(chǎn)品編號:5-5351_01)真空室(鋁制，內(nèi)部尺寸直徑IOcmX高度6cm的圓筒形特殊訂制產(chǎn)品)回轉(zhuǎn)泵(制造廠商名稱:ULVAC，型號:GLD_051，設(shè)計達(dá)到壓力為IPa以下)潤旋泵(制造廠商名稱:Edwards,型號:XDS35i,設(shè)計達(dá)到壓力為IPa以下)渦輪分子泵(制造廠商名稱:PFEIFFER VACUUM，型號:HiCube80，實際達(dá)到真空度約 I (T4 I(T5Pa)連續(xù)激光發(fā)光器#1 (波長:632.8nm，制造廠商名稱:CVI JU才，型號:05LHP991)連續(xù)激光發(fā)光器#2 (波長:532.0nm，制造廠商名稱:A0TK，型號:Action532S)
連續(xù)激光發(fā)光器#3 (He-Ne激光，波長:632.8nm,制造廠商名稱:CVI J 7夕'' -J才，型號:25LHP928-249)，輸出功率約30mW，激光光斑直徑=約1mm。在測定樣品之前設(shè)置光圈(iris)，在樣品位置將激光光斑直徑設(shè)為0.8mm (激發(fā)功率密度=約6W/cm2)。連續(xù)激光發(fā)光器#4 (二極管激光,波長:407nm,制造廠商名稱:World Star Tech,型號:TECBL-30GC-405)連續(xù)激光發(fā)光#1:在上述連續(xù)激光發(fā)光器#1中，激發(fā)光源:632.8nm，光斑直徑:約1mm，輸出功率:約llmW。連續(xù)激光發(fā)光#2:在上述連續(xù)激光發(fā)光器#2中，激發(fā)光源:532.0nm，輸出功率:約 10mW。分光器(制造廠商名稱:RoperScientif ic,型號:SP_2300i )電子冷卻娃CO)檢測器(制造廠商名稱:Roper Scientif ic,型號:PixislOOBR,橫向1340像素)CCD光束激光分析儀(制造廠商名稱:Ophir，型號:SP620)衍射光柵式分光器(制造廠商名稱:PI Acton,型號:SP2300)`
紫外可見近紅外分光計(制造廠商名稱:島津制作所制，型號:UV_3600)減壓處理#1:在室溫下使用回轉(zhuǎn)泵減壓約5小時 約12小時(實施例1 34，46 56)減壓處理#2:在室溫下用渦輪分子泵減壓10小時以上(實施例35 45，57 64)另外，得到的結(jié)果未由于減壓處理#1和減壓處理#2的不同而發(fā)現(xiàn)顯著的差異。實施例1有機光敏分子和有機發(fā)光分子在離子液體中的溶解/分散通過以下所示的3個步驟使有機光敏分子和有機發(fā)光分子在離子液體中溶解和/或分散。(將這些步驟的照片和示意圖示于圖4。)步驟I在室溫下在容積1.5 IOml的玻璃瓶中放入體積400 U I的離子液體#1 (無色透明)。接著，在該離子液體中加入使有機光敏分子#1溶解在甲苯中而成的濃度為4X KT4M的溶液50 u I和使發(fā)光分子#1溶解在甲苯中而成的濃度為4X 10_3M的溶液100 iil，結(jié)果，成為以無色透明的離子液體#1為下層、以綠色的含有有機光敏分子#1和有機發(fā)光分子#1的甲苯溶液為上層的層分離的狀態(tài)。步驟2將上述步驟I的溶液使用較細(xì)的玻璃制的巴氏吸管反復(fù)進(jìn)行“吸入 擠出”操作，確認(rèn)成為目測均質(zhì)且透明的混合液后，給玻璃瓶蓋上蓋，用Bath Sonicator(浴用超聲波發(fā)生器)在超聲波分散器上掛約30分鐘，進(jìn)一步提高混合液的均質(zhì)度。步驟3將步驟2中得到的離子液體/有機溶劑混合液去掉玻璃瓶的蓋，放入真空室中，進(jìn)行上述的減壓處理，結(jié)果，得到目測為均質(zhì)且透明的單層的含有有機光敏分子和有機發(fā)光分子的離子液體的溶液和/或分散體。從真空室中取出，通過分光光度計定量殘留在樣品中的甲苯，結(jié)果，在減壓處理#1和#2的情況下，均在1.0重量％的范圍內(nèi)，確認(rèn)將離子液體的溶液和/或分散體中含有的甲苯除去至痕量。不出有機光敏分子#1和有機發(fā)光分子#1溶解和/或分散在尚子液體#1中的圖(圖4)。(予以說明，作為例外，僅實施例1，對減壓處理#1和#2后的兩者，在它們減壓處理后利用分光光度計進(jìn)行殘留在樣品中的甲苯的評價。)實施例2 17使用下表I中所示的離子液體，有機光敏分子，有機發(fā)光分子，除此以外，進(jìn)行與實施例1同樣的操作，結(jié)果得到目測為均質(zhì)且透明的單層的溶液和/或分散體。實施例1也示于下表I中。[表 I]
權(quán)利要求
1.目測為均質(zhì)且透明的光轉(zhuǎn)換元件，其是將顯示三重態(tài)-三重態(tài)湮滅過程的有機光敏分子和有機發(fā)光分子的組合溶解和/或分散在離子液體中而形成的。
2.權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換元件，其中，該離子液體與有機光敏分子和有機發(fā)光分子之間具有陽離子-n相互作用且為非水混和性的。
3.權(quán)利要求1或2所述的光轉(zhuǎn)換元件，其中，該離子液體中的陰離子為選自[N(SO2CF3)2]' [C(SO2CF3)3]-, [PF6]\ [(C2F5)3PF3]' [BR1R2R3R4]-中的 I 種或 2 種以上，在[BR1R2R3R4F 中，R^RyRyR4 獨立地為 CH3(CH2)n 或芳基，其中，n=l、2、3、4、5、6、7、8、9。
4.權(quán)利要求1 3任一項所述的光轉(zhuǎn)換元件，其中，該離子液體中的陽離子為選自咪唑陽離子、吡啶陽離子、哌啶陽離子、吡咯烷陽離子、吡唑陽離子、噻唑陽離子、季銨陽離子、季鱗陽離子、锍陽離子中的I種或2種以上。
5.權(quán)利要求1 4任一項所述的光轉(zhuǎn)換兀件,其中，該溶液和/或該分散體長時間穩(wěn)定。
6.權(quán)利要求1 5任一項所述的光轉(zhuǎn)換元件，其300K時的粘度為IPa s以下。
7.權(quán)利要求1 6任一項所述的光轉(zhuǎn)換元件，其熔點(Tm)、凝固溫度(Tf)均為0°C以下。
8.太陽能電池，其使用權(quán)利要求1 7任一項所述的光轉(zhuǎn)換元件。
9.光催化劑，其使用權(quán)利要求1 7任一項所述的光轉(zhuǎn)換元件。
10.光催化型氫/氧產(chǎn)生裝置，其使用權(quán)利要求1 7任一項所述的光轉(zhuǎn)換元件。
11.目測為均質(zhì)且透明的光轉(zhuǎn)換元件的制造方法，包括以下工序: a)將顯示三重態(tài)-三重態(tài)湮滅過程的有機光敏分子和有機發(fā)光分子的組合溶解在揮發(fā)性有機溶劑中而生成有機溶液的工序； b)通過攪拌混合離子液體和該揮發(fā)性有機溶液而生成目測為均質(zhì)且透明的溶液和/或分散體的工序；和 c)在減壓下從該溶液和/或該分散體中除去該揮發(fā)性有機溶劑至痕量以下的工序。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中，該離子液體與有機光敏分子和有機發(fā)光分子之間具有陽離子相互作用且為非水混和性的。
13.權(quán)利要求11或12所述的方法，其中，該離子液體中的陰離子為選自[N(SO2CF3)2]'[C(SO2CF3)3]' [PF6]' [(C2F5)3PF3]' [BR1R2R3R4]-中的 I 種或 2 種以上，在[BR1R2R3R4F 中，R1^ R2> R3> R4 獨立地為 CH3 (CH2)n 或芳基，其中，n=l、2、3、4、5、6、7、8、9。
14.權(quán)利要求11 13任一項所述的方法，其中，該離子液體中的陽離子為選自咪唑陽離子、吡啶陽離子、哌啶陽離子、吡咯烷陽離子、吡唑陽離子、噻唑陽離子、季銨陽離子、季鱗陽離子、锍陽離子中的I種或2種以上。
15.權(quán)利要求11 14任一項所述的方法，其中，該光轉(zhuǎn)換元件在300K時的粘度為IPa s以下。
16.權(quán)利要求11 15任一項所述的方法，其中，該光轉(zhuǎn)換元件的熔點(Tm)、凝固溫度(Tf)均為(TC以下。
17.權(quán)利要求11 16任一項所述的方法，其中，該攪拌通過超聲波、鼓泡、攪拌器、輸液泵、粉碎機、球磨機、均質(zhì)器、濕式氣流磨、微波中的任一種或它們的組合來進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光轉(zhuǎn)換元件，解決了以往光轉(zhuǎn)換元件中的介質(zhì)的可燃性、揮發(fā)性和由介質(zhì)的高粘度引起的上轉(zhuǎn)換的光強度降低等課題。具體地，本發(fā)明通過提供將顯示三重態(tài)-三重態(tài)湮滅過程的有機光敏分子和有機發(fā)光分子的組合溶解和/或分散在離子液體中而成的目測為均質(zhì)且透明的光轉(zhuǎn)換元件，解決了上述課題。
文檔編號C09K11/06GK103154190SQ20118004927
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者村上陽一, 佐藤勛 申請人:國立大學(xué)法人東京工業(yè)大學(xué)