[發明專利]一種烷基聯噻吩-2-氟苯橋聯咔唑共敏劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201910081430.3
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109777147A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 靳玲俠;季曉暉;趙蔡斌;盧久富
• 申請（專利權）人: 陜西理工大學
• 主分類號: C09B23/14
• 分類號: C09B23/14;H01G9/20
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種烷基聯噻吩?2?氟苯橋聯咔唑共敏劑及其制備方法，該共敏劑的結構式如下：式中R代表C₁～C₁₀烷基。該共敏劑制備方法簡單，在紫外區吸收強，可用于制備染料敏化太陽能電池，增強釕?絡合物光敏染料在紫外區的吸收，并且能提高染料敏化太陽能電池的光電性能。

技術領域

本發明屬于有機染料技術領域，具體涉及一種用于制備染料敏化太陽能電池的烷基聯噻吩-2-氟苯橋聯咔唑共敏劑及其制備方法。

背景技術

隨著人類對能源需求的逐年增加以及溫室效應等環境問題的出現，開發新的可再生能源受到了各國政府的高度重視。由于染料敏化太陽能電池的制造成本低、光 電轉換效率高、工藝簡單，因此，這類電池是實驗室基礎研究以及工業應用開發的 一個重點。

在染料敏化太陽能電池的組件中，光敏染料擔負著捕獲光電子以及向TiO₂導帶注入電子等重要作用，因此光敏染料直接影響著電池的光電轉換效率。在過去的二 十多年里已經發展了多種光敏染料，比如釕-絡合物、卟啉化合物和純有機染料。一 個理想的光敏染料分子應該能夠吸收盡可能多的光電子從而實現全光譜吸收，例 如，釕-絡合物N749(黑染料)能夠捕獲920nm以下的光子，其光電轉換效率高達 11.1％。但是設計一個在整個光譜范圍都有吸收的全光譜光敏染料是一項非常困難 的工作，此外，通過降低HOMO能級來拓寬光敏染料在近紅外區的吸收光譜會使電 子注入變得困難，從而降低光電轉換效率。另一方面，使用兩種或多種吸收光譜互 補的光敏染料共敏是另一種實現染料敏化太陽能電池全光譜吸收的實用方法。

釕-絡合物和有機染料是兩類最常用的光敏染料，釕-絡合物的吸收譜帶范圍寬，可以覆蓋整個可見光區，甚至延伸到近紅外區，但是它們通常在紫外區的吸收比較 弱。而有機染料的吸收譜帶通常比較窄，且位于600nm以下或700nm以上(方酸類 染料)，但與釕-絡合物染料不同的是有機染料的摩爾吸光系數大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述釕-絡合物光敏染料在紫外區的吸收弱的缺點，提供一種在紫外區有強吸收、可用于制備染料敏化太陽能電池的烷基聯 噻吩-2-氟苯橋聯咔唑共敏劑，并為該共敏劑提供一種操作簡單、收率高的制備方法。

解決上述技術問題所采用的烷基聯噻吩-2-氟苯橋聯咔唑共敏劑的結構式如下：

式中，R代表C₁～C₁₀烷基。

上述烷基聯噻吩-2-氟苯橋聯咔唑共敏劑的制備方法如下：

1、制備式1化合物

以氯仿為溶劑，將4,4’-二烷基-2,2’-聯噻吩與液溴在60～80℃下反應3～5小時，分離純化產物，得到式1化合物，其化學反應方程式如下：

2、制備式2化合物

以四氫呋喃與水的體積比為4:1的混合液為溶劑，在氮氣保護下，將式1化合 物與3-氟-4-甲酰基苯硼酸、碳酸氫鈉、四(三苯基磷)鈀在50～70℃下反應3～5小 時，分離純化產物，得到式2化合物，其化學反應方程式如下：

3、制備式3化合物

以氯仿為溶劑，將式2化合物與液溴在60～80℃下反應3～5小時，分離純化 產物，得到式3化合物，其化學反應方程式如下：

4、制備式4化合物