[發明專利]芳炔有機染料及其在染料敏化太陽能電池中的應用

在審

• 申請號: 201611166386.9
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN108219511A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 趙子瑨;燕韋婷;楊潔
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C09B57/00
• 分類號: C09B57/00;C07C255/59;C07C253/30;C07C217/80;C07C213/08;H01L51/46;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅;朱顯國

本發明公開了一種芳炔有機染料及其在染料敏化太陽能電池中的應用。該有機染料的制備方法包括以下步驟：將化合物a和1,4二碘取代的芳香化合物溶解，添加催化劑反應并經萃取等處理后得b，再依次將b和三甲基硅基乙炔反應合成c；將c和碳酸鉀反應合成d；將d和9,10?二鹵代蒽反應合成e；將e和三甲基硅基反應合成f；將f和碳酸鉀反應合成g；將g和1,4二碘取代的芳香化合物反應合成h；將h和三甲基硅基乙炔反應合成i；將i和碳酸鉀反應合成j；將j和3?碘苯甲酸反應合成得芳炔類有機染料。該芳炔類有機染料可應用于制備結構簡單、性能優良、光電轉化效率高的染料敏化太陽能電池。

技術領域

本發明屬于太陽能電池材料及其合成技術領域，尤其涉及一種芳炔類有機染料、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用。

背景技術

目前，隨著能源需求的不斷擴大和化石能源的不斷消耗，替代能源的開發越來越受到人們的關注。各種新能源開發的方案中，太陽能以其環保、可再生、能量蘊藏大等多方面的優勢顯示出巨大的優越性。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注?；卺懪浜衔锏娜玖厦艋柲茈姵氐墓怆娹D換效率可達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用。與之相比，無金屬的有機染料具有成本低、更為環保和更易調控的特點，成為近年該領域的熱點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種芳炔類有機染料，其結構骨架為芳炔基化合物。與此同時，本發明還提供用于制備該芳炔類有機染料的中間體。另外還相應提供前述芳炔類有機染料及其各中間體的制備方法。本發明的另一目的是提供該芳炔類有機染料在制備染料敏化太陽能電池上的應用，并基于該應用提供了結構簡單、性能優良、光電轉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。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種芳炔類有機染料，所述芳炔類有機染料的結構式如下所示：

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

作為一個總的技術構思，本發明還提供一種用于制備上述芳炔類有機染料的中間體Ⅰ，其結構式如下所示：

其中，R₁為鹵素。

作為一個總的技術構思，本發明還提供上述中間體Ⅰ的制備方法，包括以下步驟：

(1)在惰性氣體保護下，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，同時按與化合物al量的1％～10％的摩爾百分數添加催化劑，25℃～80℃下充分反應完全，經萃取、洗滌、干燥、過濾，除去溶劑，柱層析得到化合物b，其中，所述化合物a的化學式為

(2)在惰性氣體保護下，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，同時按與化合物b量的1％～10％的摩爾百分數添加催化劑，25℃～80℃下充分反應完全，經萃取、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，室溫下充分反應完全，經萃取、洗滌、干燥、過濾，除去溶劑，柱層析得到化合物d；

(4)在惰性氣體保護下，將所得的化合物d和9,10-二鹵代蒽按1∶(1.3～0.7)的摩爾比混合后溶于甲苯-二異丙胺溶液中，同時按與化合物d量的1％～10％的摩爾百分數添加催化劑，25℃～80℃條件下充分反應完全，經萃取、洗滌、干燥、過濾，除去溶劑，柱層析得到化合物e即中間體Ⅰ。