[發明專利]一種香豆素型染料敏化劑的合成及應用

無效

• 申請號: 201310017105.3
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103087051A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 韓亮;葉青;李郁錦;高建榮
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C07D409/04
• 分類號: C07D409/04;C09B57/02;H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

（一）技術領域

本發明涉及一種香豆素型染料敏化劑的合成及應用。

（二）背景技術

染料敏化太陽能電池（Dye?Sensitized?Solar?Cell，DSSC）憑借其成本低、可弱光發電、光電轉化率不受溫度影響等特點，極有希望替代硅半導體光電轉換部件，成為下一代實用型高性能太陽能電池。染料敏化劑是DSSC中決定可見光吸收和光電轉換效率的關鍵結構材料，具有結構易設計修飾和加工、成本低、穩定性好等特點。

目前國內外染料敏化劑的研究主要分兩類，一類為有機金屬配合物，典型結構為功能性多吡啶釕化合物。這類染料敏化劑在可見光區吸收較強，氧化還原性能可逆，氧化穩定性高，但釕作為稀有金屬成本較高，其染料吸收光譜窄。第二類為非金屬有機染料，具有摩爾吸光系數高、吸收光譜寬和可通過結構修飾調變產生優良電化學性能等優點，是近年來染料敏化劑的研究熱點。?

香豆素及其衍生物具有優良的熒光量子效率、高的摩爾吸光系數以及大的Stoke?位移，廣泛地應用于塑料著色、彩色熒光涂料、太陽能聚集器的彩色熒光樹脂，以及感光材料、光敏材料、光盤記錄材料等高新技術領域。由于在可見光區響應度高、太陽光照射下穩定性好，香豆素類染料分子作為一類發展前景良好的染料敏化劑受到了廣泛關注。Hara等設計合成了一系列香豆素類染料敏化劑分子，光電轉換效率最高達到8.2%；最近Kim等報道了以香豆素為給體的新型D-A-π-A類雙受體香豆素染料敏化劑分子，總效率為5.97%；于海濤則設計合成了新型的2D-π-A類雙給體香豆素染料敏化劑分子，其光電轉換效率達到了5.53%。這些香豆素染料敏化劑分子一般使用駢有兩個含氮雜環的香豆素作為給體，其合成步驟較長，收率不高。本發明以原料易得的取代香豆素作為給體，噻吩作為橋鍵，氰乙酸作為受體，合成得到了兩個結構簡單的香豆素類染料敏化劑分子，并對其光電性能進行了研究，目前，尚無文獻報道該結構的太陽能電池應用。?

（三）發明內容

本發明的目的在于提供一種香豆素類化合物的制備及其用途，本發明具有優異的電化學性能。

本發明的結構式如下：?

I

式I中，R為N,N-二甲基，甲氧基。

本發明還提供式I所示的化合物的制備方法：?

將式（II）化合物和式（Ⅲ）化合物與有機溶劑A混合，在堿性物質B的作用下，加熱回流攪拌反應，TLC跟蹤反應，反應完全后，析出固體，過濾，濾餅進行硅膠柱層析或用重結晶溶劑進行重結晶，獲得式（I）所示的香豆素類化合物；所述有機溶劑A為乙腈、四氫呋喃、1,4-二氧六環或丙酮，優選乙腈；所述堿性物質為哌啶、吡啶、三乙胺或者二甲胺，優選為哌啶；所述式（II）化合物與式（III）化合物和堿性物質的物質的量之比為1:1.0~3.0:0.1~1.0，有機溶劑體積用量以式（II）化合物的物質的量計為2-20?mL/mmol.

式II中，R為N,N-二甲基，甲氧基。

所述反應的反應方程式為：?

所述方法中，所述反應液分離處理方法為：反應結束后，反應液旋干，用氯仿重結晶得到產物III。

所述有機溶劑A的用量以式II所示的物質的量計為2~20?mL/mmol，優選15?mL/mmol。?

所述堿性物質的用量以II的物質的量計為0.1~1mL/mmol，優選0.25?mL/mmol。?

較為具體的，所述式I所示的香豆素類化合物的制備方法按以下步驟進行：?

將式（II）化合物和式（Ⅲ）化合物與有機溶劑A混合，在堿性物質B的作用下，加熱回流攪拌反應，TLC跟蹤反應，反應完全后，析出固體，過濾，濾餅進行硅膠柱層析或用重結晶溶劑進行重結晶，獲得式（I）所示的香豆素類化合物；所述有機溶劑A為乙腈、四氫呋喃、1,4-二氧六環或丙酮；所述堿性物質為哌啶、吡啶、三乙胺或者二甲胺；所述式（II）化合物與式（III）化合物和堿性物質的物質的量之比為1:1.0~3.0:0.1~1.0，有機溶劑體積用量以式（II）化合物的物質的量計為2-20?mL/mmol.

本發明方法中，式II所示的香豆素噻吩醛化合物可以按以下方法制備得到：取代噻吩基香豆素中間體VI與DMF/POCl₃在適合的溫度、溶劑和一定的物質的量比下反應而制備的，這是本領域技術人員公知的制備方法。

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