[發(fā)明專利]芳炔類有機(jī)染料以及其制備方法和應(yīng)用、染料敏化太陽能電池及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210063290.5
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN102627868A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方敬坤;俞憲;安德烈;楊鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: C09B1/32
• 分類號: C09B1/32;C07C255/59;C07C253/30;C07C217/80;C07C213/08;H01G9/042;H01G9/20;H01L51/46
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池材料及其合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種芳炔類有機(jī)染料、中間體及其制備方法和在制備染料敏化太陽能電池上的應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，隨著能源需求的不斷擴(kuò)大和化石能源的不斷消耗，替代能源的開發(fā)越來越受到人們的關(guān)注。各種新能源開發(fā)的方案中，太陽能以其環(huán)保、可再生、能量蘊(yùn)藏大等多方面的優(yōu)勢顯示出巨大的優(yōu)越性。自從1991年小組報道了高效染料敏化納米晶太陽能電池所取得的突破性工作，染料敏化太陽能電池受到廣泛的關(guān)注。基于釕配合物的染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)11％，但由于其價格高昂、污染較大等方面的缺點限制了它的實際應(yīng)用。與之相比，無金屬的有機(jī)染料具有成本低、更為環(huán)保和更易調(diào)控的特點，成為近年該領(lǐng)域的熱點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種芳炔類有機(jī)染料，其結(jié)構(gòu)骨架為芳炔基化合物。與此同時，本發(fā)明還提供用于制備該芳炔類有機(jī)染料的中間體。另外還相應(yīng)提供前述芳炔類有機(jī)染料及其各中間體的制備方法。本發(fā)明的另一目的是提供該芳炔類有機(jī)染料在制備染料敏化太陽能電池上的應(yīng)用，并基于該應(yīng)用提供了結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良、光電轉(zhuǎn)化效率高的染料敏化太陽能電池以及該染料敏化太陽能電池的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種芳炔類有機(jī)染料，所述芳炔類有機(jī)染料的結(jié)構(gòu)通式如下式(1)所示：

其中，Ar₁為取代或未經(jīng)取代的亞苯基，Ar₂為取代或未經(jīng)取代的亞苯基，R為取代或未經(jīng)取代的苯基。

上述的芳炔類有機(jī)染料中，所述亞苯基優(yōu)選為1，4-亞苯基。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述Ar₁優(yōu)選為取代的1，4-亞苯基，且所述Ar₁中亞苯基上的至少一個位置(優(yōu)選的取代位置為2-位置和5-位置)被烷基或烷氧基取代。所述烷基優(yōu)選為含碳1～10的烷基，所述烷氧基優(yōu)選為含碳1～10的烷氧基。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述Ar₂優(yōu)選為取代的1，4-亞苯基，且所述Ar₂中亞苯基上的至少一個位置(優(yōu)選的取代位置為2-位置)被醛基、氰基或羥基取代。

上述的芳炔類有機(jī)染料中，所述R為取代的苯基，且所述R中苯基上的至少一個位置(優(yōu)選的取代位置為4-位置)被含碳1～3的烷基或含碳1～3的烷氧基取代。

上述的芳炔類有機(jī)染料中，所述芳炔類有機(jī)染料的分子結(jié)構(gòu)式優(yōu)選如下式(2)所示：

其中，DMO代表(±)-3，7-二甲基辛基(即(±)3，7-dimethyloctyl)。

作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種用于制備上述的芳炔類有機(jī)染料的第一種中間體，其結(jié)構(gòu)通式如下式(3)所示：

其中，R₁為鹵素。

作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供上述第一種中間體的制備方法，包括以下步驟：

(1)在惰性氣體保護(hù)下，將化合物a和1，4二碘取代的芳香化合物按1∶(2～3)的摩爾比混合后溶于甲苯-二異丙胺溶液中，同時按1％～10％的摩爾百分?jǐn)?shù)(mol％)添加催化劑(此處催化劑的摩爾百分?jǐn)?shù)是指催化劑的摩爾數(shù)與化合物a的摩爾數(shù)之比，下同)，25℃～80℃下充分反應(yīng)完全(反應(yīng)6h～12h即可)，經(jīng)萃取、洗滌、干燥、過濾，除去溶劑，柱層析得到化合物b；所述化合物a的化學(xué)式為

(2)在惰性氣體保護(hù)下，將所得的化合物b和三甲基硅基乙炔(TMSA)按1∶(1～2)的摩爾比混合后溶于甲苯-二異丙胺溶液中，同時按1％～10％的摩爾百分?jǐn)?shù)添加催化劑，25℃～80℃下充分反應(yīng)完全(反應(yīng)6h～12h即可)，經(jīng)萃取、洗滌、干燥、過濾，除去溶劑，柱層析得到化合物c；

(3)將所得的化合物c和碳酸鉀按1∶(5～10)的摩爾比溶于四氫呋喃-甲醇溶液中，室溫下充分反應(yīng)完全(反應(yīng)1h～3h即可)，經(jīng)萃取、洗滌、干燥、過濾，除去溶劑，柱層析得到化合物d；

(4)在惰性氣體保護(hù)下，將所得的化合物d和9，10-二鹵代蒽(例如二溴蒽)按1∶(1.3～0.7)的摩爾比混合后溶于甲苯-二異丙胺溶液中，同時按1％～10％的摩爾百分?jǐn)?shù)添加催化劑，25℃～80℃條件下充分反應(yīng)完全(反應(yīng)6h～12h即可)，經(jīng)萃取、洗滌、干燥、過濾，除去溶劑，柱層析得到化合物e，該化合物e即為上述的第一種中間體(表征數(shù)據(jù)可參見下文的實施例2)。

上述制備方法的反應(yīng)路線優(yōu)選如下所示：