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[發(fā)明專利]一類含有吡嗪環(huán)的有機染料及其制備方法和應(yīng)用有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201210008537.3 申請日: 2012-01-12
公開(公告)號: CN102532932A 公開(公告)日: 2012-07-04
發(fā)明(設(shè)計)人: 周剛;王忠勝;陸雪峰 申請(專利權(quán))人: 復(fù)旦大學(xué)
主分類號: C09B23/04 分類號: C09B23/04;H01G9/042;H01G9/20;H01L51/46
代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200 代理人: 陸飛;盛志范
地址: 200433 *** 國省代碼: 上海;31
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一類 含有 吡嗪環(huán) 有機 染料 及其 制備 方法 應(yīng)用
【說明書】:

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明屬于有機光電材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一類含有吡嗪環(huán)的純有機染料及其合成方法以及在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。

技術(shù)背景

染料敏化太陽電池(Dye-sensitized?solar?cells,DSSC)是一種基于植物葉綠素光合作用原理研制出的新型太陽電池,由瑞士M.?Gr?tzel教授于1991年首先提出,故又稱Gr?tzel電池。這種電池結(jié)構(gòu)簡單,主要由工作電極、電解液和對電極組成。工作電極是通過在導(dǎo)電玻璃基底上燒結(jié)一層納米多孔二氧化鈦膜,并在上面吸附一層光敏染料而制得。電解液可以是液態(tài)的,也可以是準(zhǔn)固態(tài)和固態(tài)的,最常用的I3-/I-氧化還原電對。對電極一般是鍍有一層鉑的導(dǎo)電玻璃。

作為電池的重要組成部分,光敏劑染料能夠有效地吸收太陽光,并由此產(chǎn)生激發(fā)電子,然后注入到二氧化鈦等半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中。因此,染料的光電性能對染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率有著至關(guān)重要的影響。目前,性能最好的染料敏化劑是含有貴金屬釕的配合物,其中最經(jīng)典的是N719和黑染料。然而,昂貴的貴金屬價格和稀有的貴金屬資源使得其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化受到了很大的限制。與此同時,具有成本低廉、高摩爾吸光系數(shù)和結(jié)構(gòu)易調(diào)控的純有機染料越來越受到重視,并成為該領(lǐng)域的研究熱點。

含有吡嗪環(huán)的純有機染料具有良好的光捕獲能力,其吸收光譜與熒光光譜可通過不同種類和數(shù)目的芳香環(huán)來進行調(diào)節(jié)。與釕類染料相比,含有吡嗪的純有機染料結(jié)構(gòu)簡單、容易制備、易于純化、價格低廉。此外,該類含有吡嗪的有機染產(chǎn)具有良好的光電轉(zhuǎn)換性能是一類優(yōu)良的光伏材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制備方便、易于純化、價格低廉,具有良好光電轉(zhuǎn)換性能的有機染料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明提供的有機染料,是一類含有吡嗪環(huán)的有機染料,這類染料具有以下結(jié)構(gòu)通式:

式中,R’和R”為氫、烷烴基或芳烷基,n和m為1~3的整數(shù);

為下列含有吡嗪單元化合物的一種:

其中R1~R8為氫、烷烴基或芳烷基;

為下列含氮電子給體的一種:

其中R9為氫、烷烴基或芳烷基。

本發(fā)明所述的含吡嗪環(huán)的有機染料合成方法,包括兩種路線:

一、當(dāng)n=m時,其合成路線如下所示:?

(1)?起始原料a的制備:

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