[發(fā)明專利]一種含喹吖啶酮的三芳胺類染料敏化劑的合成及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710453633.1
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107383003B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓亮;何吉;葉青;李郁錦;高建榮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07D471/04
• 分類號: C07D471/04;C09B23/04;C09B23/14;H01G9/20
• 代理公司: 33201 杭州天正專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 黃美娟;王兵<國際申請>=<國際公布>=

本發(fā)明公開了一種含喹吖啶酮的三芳胺類化合物及其制備與應(yīng)用。所述含喹吖啶酮的三芳胺類化合物如式I、式II和式III所示；本發(fā)明所述的合成方法為：將式IVa～I(xiàn)Vc化合物與式V與有機溶劑混合，在堿性物質(zhì)的作用下，在氮氣保護(hù)下，加熱回流攪拌反應(yīng)6～8h，反應(yīng)完全后，旋干溶劑，殘余物用洗脫劑溶劑進(jìn)行硅膠柱層析，獲得式I～I(xiàn)II所示的含喹吖啶酮的三芳胺類化合物。本發(fā)明所述的含喹吖啶酮的三芳胺類化合物可以作為染料敏化劑應(yīng)用于染料敏化太陽能電池，為染料敏化劑的篩選增添了新的可應(yīng)用物質(zhì)。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含喹吖啶酮的三芳胺類染料敏化劑的合成及應(yīng)用。

(二)背景技術(shù)

隨著能源消耗需求的增加以及化石染料在使用方面的局限性并且在其使用過程中伴隨著嚴(yán)重的環(huán)境問題，越來越多的研究人員專注于開發(fā)新型環(huán)境友好、可再生的能源。在眾多可再生的能源中，太陽能由于其豐富性、可持續(xù)性、無污染性和容易被利用性等優(yōu)點，被認(rèn)為是傳統(tǒng)化石燃料最有前途的替代品之一。太陽能最常見的利用方式就是把太陽能轉(zhuǎn)化成電能。跟無機太陽能電池相比，有機太陽能電池具有成本低、靈活性好、重量輕和易于制造等特征，因此有著更廣闊的應(yīng)用前景。在此背景下，近年來有機太陽能電池中的染料敏化太陽能電池(DSSCs)由于其易制作、效率高和成本低等優(yōu)點已受到人們相當(dāng)大的關(guān)注。

大多數(shù)有機敏化劑由電子給體、共軛的π橋和電子受體組成，其中三芳胺是有機染料敏化劑常用的電子給體。三芳胺作為電子給體具有以下幾個優(yōu)點：(1)三芳胺是強的給電子基團；(2)三芳胺的非平面結(jié)構(gòu)能夠有效抑制電子和氧化的敏化劑之間的電荷重組，同時也有效抑制在TiO₂、染料、電解質(zhì)界面處的電荷重組，減少暗電流的產(chǎn)生，從而增加開路電壓值；(3)三芳胺上的C-H鍵較活潑，氫原子容易被其他富電子基團取代，能夠進(jìn)一步提高三芳胺的給電子能力；(4)三芳胺是良好的耐溫和空穴運輸材料。強給電子能力的三芳胺部分和受體之間的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移導(dǎo)致三芳胺類敏化劑在光譜吸收時有較強的吸收能力和較寬的吸收范圍。喹吖啶酮具有大的共軛結(jié)構(gòu)，能夠有效提高敏化劑的給電子能力。喹吖啶酮和它的衍生物作為有機染料時具有優(yōu)秀的光和熱穩(wěn)定性。本發(fā)明以二苯胺-喹吖啶酮的衍生物作為電子給體，分別以苯環(huán)、噻吩、呋喃作為π橋，氰基乙酸作為受體，設(shè)計合成了3個新型D-D-π-A型的敏化劑。目前，尚無文獻(xiàn)報道該結(jié)構(gòu)的太陽能電池應(yīng)用。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種含喹吖啶酮的三芳胺類化合物的制備及將其應(yīng)用于染料敏化太陽能電池。

本發(fā)明所述的含喹吖啶酮的三芳胺類化合物的結(jié)構(gòu)式如式I、式II或式III所示：

本發(fā)明所述如式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺類化合物可按照以下方法制備得到：

向式Iva、Ivb或IVc所示的化合物中加入式V所示的化合物，在有機溶劑中，在堿性物質(zhì)的作用下，在60～80℃下加熱回流攪拌反應(yīng)6～8h(優(yōu)選為8h)，反應(yīng)完全后，所得反應(yīng)混合液經(jīng)后處理分別得到式I、式II或式III所示的含喹吖啶酮的三芳胺類化合物；所述的式Iva、Ivb或IVc所示的化合物與式V所示的化合物、堿性物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為：1:1.0～3.0:3.0～5.0；

進(jìn)一步，所述堿性化合物為哌啶、吡啶或三乙胺。

進(jìn)一步，所述有機溶劑為氯仿、乙腈或四氫呋喃。

再進(jìn)一步，所述有機溶劑體積用量以式Iva、Ivb或IVc所示的化合物的物質(zhì)的量計為30～40mL/mmol，更進(jìn)一步，優(yōu)選38mL/mmol。

本發(fā)明所述的反應(yīng)混合液的后處理方法為：反應(yīng)結(jié)束后，所得反應(yīng)混合液蒸除溶劑后，殘余物用洗脫劑溶劑進(jìn)行硅膠柱層析，所述的洗脫劑溶劑為二氯甲烷和甲醇及醋酸的混合溶劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，濃縮干燥得式I、式II或式III所示的苯并咔唑類化合物。