[發明專利]一種色酮類化合物的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應用

在審

• 申請號: 201811117989.9
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109280051A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 肖濤;張裕明;陸澤鳴;朱潤武;李嵐;徐富豪;陳國策;胡彪
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C07D405/04
• 分類號: C07D405/04;C09B57/00;H01G9/20
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種如式(I)的2-取代-3-氮雜環硫色酮類化合物，其化學結構如下：

其中X為O或S；

R₂選自羥基、巰基、C1-C6的烴氧基、C1-C6的烴硫基、苯氧基、苯硫基、被1個或多個C1-C6烴氧基取代的苯氧基及苯硫基。

R₃選自如式(II)五元氮唑環中的一種：

其中：J、K、L分別獨立地選自氫、C1-C3的烴基；

R₄、R₅、R₇分別獨立地選自氫、氟、氯、溴或碘；

R₆選自氫、氟、氯、溴、碘、C1-C6的烴氧基、C1-C6的烴氨基、C1-C6的烴基、苯氧基、被1個或多個C1-C6烴氧基取代的苯氧基。

2.根據權利要求1所述的化合物，其特征該化合物包含其在制劑學上所容許的鹽。

3.一種權利要求1的式(I)原子的化合物的合成方法，其特征是，將化合物(III)溶于有機溶劑中，當X為O時，在二氧化碳環境下反應，經縮合、關環后與C1-C6的鹵代烴反應生成2-取代-3-氮雜環色酮類化合物，當X為S時，化合物(III)在二硫化碳環境下反應，經縮合、關環后與C1-C6的鹵代烴反應生成化合物(V)經氧化劑氧化生成化合物(VI)，然后在堿性化合物條件下和R₂H反應，得到固體產品2-取代-3-氮雜環硫色酮

所述化合物(III)的結構式如下：

其中，X為Cl或F；

所述化合物(V)的結構式如下：

所述化合物(VI)的結構式如下：

R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇的定義同式(I)；

R₈選自C1-C6的烴基。

4.根據權利要求3所述的合成方法，其特征是所述有機溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜、二氧六環、乙腈、四氫呋喃、甲醇、乙醇、異丙醇、叔丁醇中的至少一種；所述氧化劑選自二氧化錳、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、過氧化氫、過氧苯甲酸、間氯過氧苯甲酸、單過氧鄰苯二甲酸鎂或過氧乙酸中的至少一種；所述堿性化合物選自堿金屬碳酸鹽、堿金屬氫氧化物、堿金屬醋酸鹽或三乙胺、二乙基異丙胺、N-甲基哌啶、N-乙基哌啶、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、；吡啶、4-甲基吡啶中的至少一種。

5.根據權利要求3、4所述的合成方法，其特征是所述有機溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜；所述氧化劑選自過氧化氫、間氯過氧苯甲酸；所述堿性化合物選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸銫。

6.根據權利要求3-5所述的合成方法，其特征是每步反應生成物不經分離而直接進入下一步反應的一步合成法或將每步反應的生成物進行分離純化后進入下一步反應的分步合成法。

7.一種權利要求1所述2-取代-3-氮雜環硫色酮類化合物以及2-取代-3-氮雜環色酮類化合物作為光敏劑用于染料敏化太陽能電池。

8.用權利要求7所述的有機染料制備染料敏化太陽能電池，其特征在于，由ITO玻璃電極(1)、光吸收層(2)、還原層(3)和對電極(4)組成。

所述的光吸收層(2)是由納米粒子和染料層構成，其中納米粒子層與ITO玻璃電極相連；染料層與還原層(3)相連。

所述的納米粒子層是由Si、TiO₂、ZnO中的任意一種構成，0nm＜納米顆粒平均直徑＜100nm；

所述的染料層為具有化學結構通式I的有機染料構成；

所述的還原層(3)是由碘單質、碘鹽、磷酸三丁酯以及表面活性劑構成；

所述的表面活性劑包括：聚乙二醇-400，聚乙二醇-1000以及聚乙二醇-2000

所述的對電極(4)為Pt、C、ITO玻璃、Ag、Cu以及導電聚合物中的任意一種或者多種。

9.根據權利要求8所述的有機化合物染料敏化太陽能電池，其染料在可見光區域以及紫外光區域均有良好的吸收，最高的光轉化效率達到了6.17％。