[發明專利]含硒吩的聯吡啶釕染料及其在染料敏化太陽電池中的應用

無效

• 申請號: 200810051495.5
• 申請日: 2009-02-06
• 公開（公告）號: CN101440222A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 王鵬;高飛飛;許名飛;程月明;于清江
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C09B57/10
• 分類號: C09B57/10;H01G9/20;H01G9/022
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及含硒吩的聯吡啶釕染料及其在染料敏化太陽電池中的應用。

背景技術

21世紀的來臨，如何解決好能源問題顯得越來越緊迫。太陽能作為一種可再生的清潔能源是人類長期生存的理想能源。在太陽能電池中，硅太陽能電池因其轉換率高和技術成熟占據了太陽能電池主要部分，但是硅太陽能電池存在著生產成本高且在提高電池效率方面存在困難，原材料價格昂貴而難以普及。1991年，瑞士聯邦高工的小組報道了高效染料敏化納米晶太陽能電池的突破性工作(Nature?1991，353,737。)，這種電池為人類提供低價，高效，長壽綠色可再生能源帶來希望。電池敏化材料是提高電池效率的一個關鍵材料，其中以聯吡啶釕染料作為此種電池的重要組成部分已經有了很大的發展。通過適當的提高釕染料聯吡啶配體的共軛程度可獲得高效的染料敏化劑，這對于染料敏化太陽能電池性能提高和成本降低具有十分重要的意義(J.Am.Chem.Soc.，2004，127,808；J.Am.Chem.Soc.，2008，130，10720；J.Phys.Chem.C，2008，112，17046。)。

發明內容

本發明提供含硒吩的聯吡啶釕染料及其在染料敏化太陽電池中的應用。

本發明提供的含硒吩的聯吡啶釕染料，是具有如下的化學結構通式1的化合物或其鹽；

化學結構通式1：

式中，Y₁、Y₂獨立的為氫(H)、鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(k)單價離子或當量的多價離子，該當量的多價離子優選1/2Ca²⁺、1/2Mg²⁺、1/3Fe³⁺；

式中，X₁、X₂獨立的為下列結構通式2-4中的一個：

化學結構通式2：

化學結構通式3：

化學結構通式4：

式中，R_a、R_a’和R_b獨立的為氫原子、烷烴基、環烷基、芳烷基、芳氧基、烷氧基、烷硫基、烷硒基、烷碲基、鹵烷基、羥基或鹵素，n＝1，2，3，4，5或6，x＝1，2或3，y＝1，2或3；

所述的含硒吩的聯吡啶釕染料優選為如下化學結構式I—IV的任意一個及其鹽：

化學結構式I：

化學結構式II：

化學結構式III：

化學結構式IV：

以下介紹本發明提供的具有化學結構通式1的含硒吩的聯吡啶釕染料的合成方步驟和條件：

有機配體的合成路線：

三丁基錫基Ra取代的硒吩衍生物1c的合成：

在-78℃氬氣保護下，硒吩或其衍生物1a的四氫呋喃中溶液中加入與硒吩或其衍生物1a等摩爾的正丁基鋰，進行鋰化，然后加入與硒吩或其衍生物1a等摩爾的化合物Ra-Br，反應溫度升至室溫反應12小時，通過加入水對反應猝滅，乙酸乙酯或氯仿萃取，用無水硫酸鈉干燥，除去溶劑，柱層析，得到產物為Ra取代的硒吩衍生物1b；

在-78℃氬氣保護下，把得到的Ra取代的硒吩衍生物1b的四氫呋喃溶液中加入到與Ra取代的硒吩衍生物1b等摩爾的正丁基鋰中，對化合物進行鋰化，然后加入與Ra取代的硒吩衍生物1b等摩爾的三丁基氯化錫，反應溫度升至室溫反應12小時，通過加入水對反應猝滅，乙酸乙酯或氯仿萃取，用無水硫酸鈉干燥，除去溶劑，得到的三丁基錫基Ra取代的硒吩衍生物1c，直接用于下步反應；

含硒吩聯吡啶化合物1e的合成：

把4，4’-二溴-2，2’-聯吡啶d與三丁基錫硒基Ra取代的硒吩衍生物1c和二(三苯基膦基)二氯化鈀以摩爾比為1：2.5：0.1混合，加入甲苯溶解，在氬氣保護下升溫回流反應24小時，體系冷卻至室溫后，加入氯仿，有機相用碳酸鈉溶液和水洗三次，用無水硫酸鈉干燥，除去溶劑，柱層析，得到產物為含硒吩的聯吡啶化合物1e；

三丁基錫基R_b取代的3，4-乙烯二氧硒吩衍生物2c的合成：