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三重态-三重态湮灭(TTA)上转换因其在生物成像、光伏、光催化等领域具有重要的潜在应用价值而受到了广泛关注。三重态光敏剂是TTA上转换的一个重要组成部分,其光物理性质极大地影响了TTA上转换效率。目前应用于TTA上转换的三重态光敏剂主要是一些商品化的过渡金属配合物如钌配合物,卟啉铂、钯配合物等,存在种类少、吸收波长短、可见光吸收弱及三重态寿命短等缺点。本文旨在设计合成强可见光吸收、长三重激发态寿命的三重态光敏剂,并研究其在TTA上转换中的应用。结合DFT理论计算对激发态能级及对自旋密度分布的预测,明确提出了两种设计强可见光吸收、长三重激发态寿命的过渡金属三重光敏剂的方法：能级匹配规则(1IL/3IL与’MLCT/3MLCT能级匹配)和将荧光团共轭中心直接金属化的方法。遵循能级匹配规则合成了具有强可见光捕获能力的RuⅡ配合物分子Ru-2,光物理性质研究表明该分子中配体所吸收的光子能量使分子三重态(3MLCT)得到了有效布居；应用于TTA上转换中得到了15.2%的上转换量了效率,相比没有光吸收天线作用的Ru-1及Ru(dmb)3提高了16倍,整体上转换能力(η=ε×ΦUC)提高了近90倍。将Bodipy的共轭中心直接金属化,显著提高了NΛN Pt、 NΛCΛN Pt及含膦配体的线性铂配合物的可见光吸收能力,延长了吸收波长与三重态寿命,首次在配合物中观察到Bodipy配体的室温磷光,其中Pt-6的近红外室温磷光量子产率达3.5%,表明分子3IL三重态得到有效布居,室温三重态寿命长达128.4μs；应用于TTA上转换,获得了19.0%的上转换量子效率与最大0.84eV的反斯托克斯位移。有机三重态光敏剂具有过渡金属配合物三重态光敏剂无可比拟的优点。本文利用碘的重原子效应,将碘连接于Bodipy的共轭中心,设计合成了基于Bodipy.吸收波长覆盖绿光到红光区域(510～629nm)的有机三重态光敏剂库B-1-B-7,应用于TTA上转换中,获得不同能量的反斯托克斯位移(0.37eV-0.74cV)和最高28.5%的上转换量子效率。设计合成不含重元素(包括过渡金属,Br,I等)且ISC可预测的有机三重态光敏剂是光化学研究的难点。本文提出用C60作为分子内的自旋转换器(spin converter),与强的吸光基团Bodipy(能量给体)相连,构筑分子内的能量转移体系(C60为能量受体),合成了不含任何重元素且具有高效ISC效率的有机三重态光敏剂B-9,B-10,应用于TTA上转换获得了7.0%的上转换量子效率,成功实现了TTA上转换三重态光敏剂从过渡金属配合物向有机三重态光敏剂的转变。