三苯胺染料分子电荷转移理论研究

发布时间：2020-11-09 09:50

　　 随着世界各国能源和环境问题的出现,人们需要开发新的能源解决面临的困境,清洁能源太阳能成为人们重点关注的对象,不需要考虑区域,不存在开采和运输等问题储量丰富,对一些偏远地区有着重要的意义。染料分子是太阳能电池完成光电转化的关键,有两类分子分别是金属配合物和有机染料分子。金属配合物分子造价高昂污染环境,合成和制造的难度比较大,与含金属染料比较纯有机染料分子不含金属成本低不污染环境,合成和提取相对容易,具有良好的给电子能力易于改变部分结构修饰分子。有机染料分子具有较大的摩尔消光系数,一些分子的摩尔消光系数比金属配合物染料分子还大能够达到较高的光电转化效率,本论文将以纯有机染料分子作为研究的重点内容。本文选取五种含有三苯胺结构的有机染料分子作为研究对象研究了改变分子的结构、分子处于不同溶剂环境下对分子光物理性质的影响,利用密度泛函理论,应用高斯等系列软件研究染料分子激发过程的电子转移。选择B3LYP函数6-31G(d)基组优化结构计算激发态信息,得到染料分子在不同溶剂环境最高占据和最低未占据轨道之间的能级差,绘制染料分子在不同溶剂环境下的吸收光谱。通过计算分子激发态信息做出跃迁密度、电荷差异密度图,分析电子转移。绘制分子的密度跃迁矩阵图,考察电子空穴的干涉性。利用了Multiwfn软件定义了两个片段,计算了电子激发过程电子从三苯胺供体到其余部分的电子转移效率。通过分析可以发现,改变分子结构修饰分子,也就是甲基和甲氧基的取代、另外电子供体的引入、分子处于极性大的有机溶剂环境都有利于染料分子的电子转移,为染料分子的合成提供一定的理论参考。
【学位单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ610.1;TM914.4
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 概述
    1.2 染料敏化太阳能电池介绍及原理
    1.3 本文研究的主要内容
第2章 理论基础和计算方法
    2.1 分子轨道理论
        2.1.1 分子轨道类型
        2.1.2 跃迁理论
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-sham方程
    2.3 含时密度泛函理论
    2.4 三维实空间分析方法
第3章 染料分子电子转移理论的研究
    3.1 背景介绍
    3.2 理论方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构优化
        3.3.2 激发态性质分析
        3.3.3 吸收光谱
        3.3.4 跃迁偶极矩
        3.3.5 三维实空间分析
    3.4 本章小结
第4章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
致谢
参考文献

【参考文献】

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1 刘博;多三苯胺卟啉敏化剂的合成及其太阳能电池研究[D];华东理工大学;2012年

本文编号：2876240