含二苯并吩嗪和芘环大共轭平面的有机光敏染料的合成及其光电性能研究

发布时间：2021-06-09 03:46

　　太阳电池能够直接将太阳能转换为电能,是一种对太阳能开发和利用的有效手段。在太阳电池中,染料敏化太阳电池（DSSCs）是一种非常有应用前景的新型太阳电池。敏化染料作为DSSCs器件的关键结构,是实现光电转换和电荷分离的中心,也受到了广泛的关注。纯有机敏化染料因其合成与分离较为简单,结构易于修饰、转换效率高等优点得到了广泛的研究与发展。本论文设计合成了两个系列共11个染料分子,从敏化染料的电子供体、p桥等方面对其分子结构与DSSCs器件的性能之间的关系进行了探讨。具体研究工作分为以下几个方面:1、合成了以吲哚啉为供体、二苯基喹喔啉或二苯并吩嗪为辅助电子受体、二噻吩并喹喔啉以及噻吩作为p桥的新型D-A-p-A型敏化染料,以及以吩噻嗪为供体、噻吩为p桥、氰基乙酸为受体的单边及双边染料,并通过核磁氢谱、核磁碳谱以及高分辨质谱等手段对染料的分子结构进行确认和表征。2、通过紫外可见吸收光谱、荧光发射光谱、循环伏安法、密度泛函理论计算以及组装成DSSCs器件后的的单色光转化效率（IPCE）、J-V曲线以及电化学阻抗（EIS）测试等手段对染料的光物理、电化学性能以及DSSCs器件的光伏性能进行分析表征。... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：117 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

DSSCs的结构和工作原理示意图

苯基修饰的喹喔啉能够增大染料分子的空间位的聚集，减小电子复合。和喹喔啉相比，吩嗪的吸电子能力更响应范围[63]。而其良好的平面性能够降低分子内电子转移的势分子间的聚集。在我们课题组之前的工作中，基于二噻吩并喹件取得了不错光电转换效率[64,65]，二噻吩并喹喔啉的吸电子能子中不能起到辅助受体的作用，但其良好的平面性和电子特光范围，是一个比较好的 π 桥结构单元[66-68]。在本章中，以具啉作为敏化染料的电子给体，提高染料的 HOMO 能级；辅助能力的二辛氧基苯基喹喔啉、二苯基喹喔啉和二苯并吩嗪，用烷基链以及喹喔啉和吩嗪的引入对染料的光物理以及电池器件；二噻吩并喹喔啉接噻吩作为敏化染料的π桥来进一步拓宽染料摩尔消光系数；氰基乙酸作为敏化染料的受体单元以及锚固基并将激发态的电子导入 TiO2层。

图 2-2. 染料 IQ-C、IQ-D 和 IQ-F 的合成路线Fig. 2-2. Synthetic routes of IQ-C, IQ-D and IQ-F件：(a)K2CO3,Pd(PPh3)4,THF;(b)NBS,THF;(c)K2CO3,Pd(PPh3,5',5'-octamethyl-2,2'-bi(1,3,2-dioxaborolane), KOAc, Pd(dppf)Cl2, h3)4, THF; (e) 1) tert-butyl 2-cyanoacetate, ammonium acetate, luoroacetic acid.中间体的合成与表征体 2c 的合成与表征.


本文编号：3219855