專利名稱：三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及染料敏化太陽(yáng)能電池材料領(lǐng)域，特別是三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料及制備方法，同時(shí)對(duì)他們的光電性質(zhì)進(jìn)行研究。染料在可見(jiàn)光區(qū)具有較大的吸收能力，其能級(jí)適合電子注入和氧化態(tài)染料的再生，基于此類染料的敏化太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率介于6. 93% -7. 88%之間。相關(guān)性能測(cè)試表明，該類材料適合作為光敏染料使用。
背景技術(shù)：
經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，目前在實(shí)驗(yàn)室中的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)11%。隨著研究的深入，染料敏化太陽(yáng)能電池憑借其成本優(yōu)勢(shì)必將取得蓬勃發(fā)展，并有助于解決現(xiàn)在全人類面臨的能源和氣候問(wèn)題。在染料敏化太陽(yáng)能電池中，光敏染料是ー個(gè)關(guān)鍵組分，其性能直接影響到DSSC的 光電轉(zhuǎn)化效率。目前應(yīng)用在染料敏化太陽(yáng)能電池中的染料主要有金屬配合物染料和純有機(jī)染料兩大類。金屬配合物染料中的聯(lián)吡啶釕配合物具有高的化學(xué)穩(wěn)定性和突出的氧化還原特性，成為現(xiàn)在應(yīng)用最多的ー類染料敏化劑。近年來(lái)，對(duì)這類染料的研究主要集中于在2，2，-聯(lián)吡啶環(huán)的4，4'-位置上引入具有較大共軛面的兩親性基團(tuán)，以擴(kuò)展吸收波長(zhǎng)、改善敏化劑的吸附效果。因此新型兩親性聯(lián)吡啶釕染料不斷涌現(xiàn)，其中部分染料的光電轉(zhuǎn)化效率超過(guò)10%，且光和熱穩(wěn)定性較好。有機(jī)小分子三苯胺類化合物在電致發(fā)光領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。將三苯胺基團(tuán)引入金屬釕配合物中制備出新型的光敏染料，從分子設(shè)計(jì)角度講，三苯胺基團(tuán)具有很大的共軛面利于可見(jiàn)光的吸收，而且三個(gè)苯環(huán)以“螺旋槳”式非平面結(jié)構(gòu)存在，引入到染料中可以有效防止染料的聚集，有利于單分子吸附層的形成。以甲氧基取代甲基則有助于提高分子的溶解性，利于提純并減少染料在TiO2薄膜上的吸附量，進(jìn)而容易形成單分子層。因此除甲基外，本專利也將甲氧基引入到三苯胺基團(tuán)上，并將三苯胺基團(tuán)通過(guò)烯鍵和聯(lián)吡啶連接，制備了三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料，以期獲得具有良好光電性能的染料敏化太陽(yáng)能電池用光敏染料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是制備三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料，提供ー類可作為染料敏化太陽(yáng)能電池使用的光敏染料及其制備方法。具體技術(shù)方案如下ー類具有三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物結(jié)構(gòu)的光敏染料，其特征是具有如下結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料，其特征是具有如下結(jié)構(gòu)
2.如權(quán)利要求I所述的三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料，其特征在于當(dāng)R1為=、R2和R3為OCH3吋，空穴傳輸材料的結(jié)構(gòu)式為Dyel ；
3.如權(quán)利要求I所述的三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料，其特征在于當(dāng)R1為=、R2為H、R3為OCH3吋，空穴傳輸材料的結(jié)構(gòu)式為Dye2 ；
4.如權(quán)利要求I所述的三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料，其特征在于當(dāng)R1為=X=、R2和R3為CH3吋，空穴傳輸材料的結(jié)構(gòu)式為Dye3 ；
5.如權(quán)利要求I所述的三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料，其特征在于當(dāng)R1為=\=、R2和R3為OCH3吋，空穴傳輸材料的結(jié)構(gòu)式為Dye4 ；
6.權(quán)利要求I所述光敏染料的制備方法，其特征是制備方法為 在N2保護(hù)下，向反應(yīng)器中加入相應(yīng)的染料配體、ニ氯雙(4-甲基異丙基苯基)釕(II)和N，N- ニ甲基甲酰胺；用錫紙包覆反應(yīng)器避光，控制溫度在75 85°C下反應(yīng)4 8小時(shí)；加入4，4' -ニ羧基-2，2'-聯(lián)吡啶，升溫至回流反應(yīng)3 7小吋；加入硫氰酸銨繼續(xù)回流反應(yīng)4 12小時(shí)；反應(yīng)完畢后，將反應(yīng)液于避光條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑，得到深紅色粘狀物，室溫下，向其中加入7jC，震蕩到有固體產(chǎn)生；靜置過(guò)夜后抽濾，水洗，無(wú)水こ醚洗滌后真空干燥得到黒色粉末狀固體粗產(chǎn)品；將此固體粗產(chǎn)品以無(wú)水甲醇做溶劑，加入質(zhì)量百分比濃度為25%的四丁基氫氧化銨助溶；將所得溶液過(guò)葡聚糖凝膠色譜柱分離，以無(wú)水甲醇做洗脫劑，得到光敏染料；ニ氯雙(4-甲基異丙基苯基)釕(II)、染料配體、4，4' -ニ羧基-2，2'-聯(lián)吡啶和硫氰酸銨的投料摩爾比為I : 2 : 2 : 80 100。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的光敏染料配體為
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的ニ氯雙(4-甲基異丙基苯基)釕(II)為
全文摘要
本發(fā)明涉及三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料及制備方法。在N2保護(hù)下，向反應(yīng)器中加入染料配體、二氯雙(4-甲基異丙基苯基)釕(II)和N，N-二甲基甲酰胺。避光下，在75～85℃下反應(yīng)4～8小時(shí)，然后加入4，4′-二羧基-2，2′-聯(lián)吡啶后升溫至回流反應(yīng)3～7小時(shí)，加入硫氰酸銨繼續(xù)回流反應(yīng)4～12小時(shí)。反應(yīng)液經(jīng)后處理得到粗產(chǎn)物用葡聚糖凝膠色譜柱分離得到光敏染料。染料在可見(jiàn)光區(qū)具有較大的吸收能力，其能級(jí)適合電子注入和氧化態(tài)染料的再生，基于此類染料的敏化太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率介于6.93％-7.88％之間。配合物適合作為光敏染料使用。本發(fā)明提供了一類三苯胺橋接聯(lián)吡啶釕配合物光敏染料的制備及光電性質(zhì)研究，對(duì)于染料敏化太陽(yáng)能電池的研究有著重要的理論和實(shí)際意義。
文檔編號(hào)C09B57/10GK102660135SQ20121012401
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者呂海軍, 李祥高, 王世榮, 馬曉思, 高文正 申請(qǐng)人:天津大學(xué)