香豆素-卟啉雙生色團(tuán)染料的合成及光電性能研究.pdf

1、近年來(lái)染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSCs)受到了廣泛的關(guān)注。在各種染料光敏劑中，卟啉類化合物因在可見光區(qū)強(qiáng)烈的吸收及良好的光物理化學(xué)性質(zhì)被認(rèn)為是良好的染料敏化劑。同時(shí)，香豆素類化合物具有較大的共軛結(jié)構(gòu)和良好的供電子能力也被廣泛的應(yīng)用為染料光敏劑。本論文首次將香豆素基團(tuán)和卟啉母環(huán)作為雙生色團(tuán)同時(shí)引入到一個(gè)分子內(nèi)，并成功的應(yīng)用到DSSCs。
　　設(shè)計(jì)并合成了中位香豆素-卟啉化合物(RC1-RC3)、羧基中位香豆素-卟啉雙生色團(tuán)光敏劑(PC

2、1-PC3)和羧基β位香豆素-鋅卟啉雙生色團(tuán)光敏劑(βPC1-βPC3，βPC1-βPC3')。通過1H-NMR和質(zhì)譜表征了新化合物的結(jié)構(gòu)，通過UV-Vis、熒光、瞬態(tài)熒光光譜研究了新化合物的光譜性能，并研究了其光伏性能。
　　以四苯基卟啉(TPP)為原料，通過在TPP中位的一個(gè)苯環(huán)上進(jìn)行硝化、還原反應(yīng)，制備出單氨基卟啉(ATPP)。經(jīng)與4-醛基香豆素縮合反應(yīng)得到三個(gè)中位香豆素-卟啉席夫堿化合物TC1-TC3，再通過還原反應(yīng)得到了

3、三個(gè)中位香豆素-卟啉化合物RC1-RC3。此外，還嘗試了通過氮烷基化向RC1-RC3分子內(nèi)引入酯基，但由于空間位阻較大且碳氮單鍵穩(wěn)定性較差反應(yīng)并沒有得到目標(biāo)產(chǎn)物。
　　以三個(gè)中位香豆素-卟啉希夫堿TC1-TC3為基礎(chǔ)，通過與對(duì)酯基苯腈氧偶極子的1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)向分子內(nèi)引入酯基，再通過絡(luò)合金屬及水解反應(yīng)最終得到三個(gè)含羧基中位香豆素-鋅卟啉雙生色團(tuán)光敏劑PC1-PC3。其光電轉(zhuǎn)化效率分別為1.23％，1.33%和1.22%。光電

4、轉(zhuǎn)換效率一般，其原因?yàn)榉枪曹椊Y(jié)構(gòu)的橋鍵阻礙了卟啉環(huán)和香豆素組成向羧基轉(zhuǎn)移電子。
　　以5,10,15,20-四苯基卟啉為基礎(chǔ)，通過β位甲?；?，還原、氯代、縮合等反應(yīng)，制得卟啉三苯基磷鹽。然后通過其與4-醛基香豆素的Wittig反應(yīng)在卟啉β位上引入香豆素基團(tuán)，再通過1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)向分子內(nèi)引入酯基，經(jīng)絡(luò)合金屬及水解反應(yīng)最終得到六種含羧基β位香豆素-鋅卟啉雙生色團(tuán)光敏劑βPC1-βPC3、βPC1'-βPC3'。與羧基中位香豆素