[發(fā)明專利]一類含有苯氧基長碳鏈的二噻吩并吡咯功能染料及應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010215380.6
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111253774A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 楊希川;田志峰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C09B57/00
• 分類號: C09B57/00;C07D495/14;H01G9/20;H01G9/042
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 楊翠翠

一類含有苯氧基長碳鏈的二噻吩并吡咯功能染料及應用，其屬于精細化工和光電化學材料的技術領域。染料的結構是以二噻吩并吡咯的衍生物為電子供體含有用來傳遞電子的橋以及電子受體的功能性染料。該類染料具有良好的光譜吸收能力，并且在電池中具有良好的光穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性，因此該類染料可以作為光敏染料用于染料敏化太陽能電池中。

技術領域

本發(fā)明是關于一類含有苯氧基長碳鏈的二噻吩并吡咯功能染料及應用，其屬于精細化工和光電化學材料的技術領域。

背景技術

隨著當前社會的發(fā)展，煤，石油和天然氣等不可再生能源正在不斷地被消耗，并且伴隨著大量的空氣污染問題，因此可再生能源開始逐漸吸引眾多研究學者的關注。太陽能作為一種取之不盡用之不竭的能源，每年到達地球表面的能量約為1.892×10¹³噸，并且在利用過程中不會產(chǎn)生任何污染問題。

1991年Gr?tzel團隊首次提出將金屬聯(lián)吡啶化合物吸附在納米多孔的半導體TiO₂膜上制作而成染料敏化太陽能電池，開啟了染料敏化太陽能電池發(fā)展的新篇章。在這一類光伏器件中，光敏染料作為器件的引擎發(fā)動機，起著至關重要的作用。起初著名的光敏染料，例如N3，N719等都是以釕金屬作為配合物（M. Gr?tzel, et al. J. Am. Chem. Soc.,1993, 115, 6382和M. Gr?tzel, et al.Chem., Commun., 1997,1705），但是由于金屬釕成本過高，隨后人們開始逐漸報道鋅卟啉類的光敏劑，并一度達到了13%的光電轉化效率（M. Gr?tzel, et al. Nature Chemistry,6, 242–247(2014)）。但是由于其產(chǎn)率較低，往往最終收率不到10%，限制了染料敏化太陽能電池的規(guī)模化生產(chǎn)及應用。

二十一世紀，人們開始將目光轉向純有機類光敏染料的開發(fā)，基于供體-π橋-受體的純有機光敏染料，由于其結構可調性，環(huán)境友好及較大的摩爾消光系數(shù)逐漸受到關注。噻吩作為良好性能的光電材料，成本廉價易于獲得。基于此，本文設計了一類含有苯氧基長碳鏈的二噻吩并吡咯功能染料，該類化合物具有體積小，易于合成，具有光譜吸收寬、產(chǎn)率高等特點。

發(fā)明內(nèi)容

目前應用在染料敏化太陽能電池的光敏劑，金屬類染料成本昂貴，有機類染料的結構過于復雜，制備流程產(chǎn)率低，為了進一步降低成本，我們設計了一類含有苯氧基長碳鏈的二噻吩并吡咯功能染料。

本發(fā)明采用的技術方案：本發(fā)明提供了一種新型功能染料，其具體結構式如下：

其中，R1為C4-C10的直鏈烷烴或支鏈烷烴；R2為C1-C10的直鏈烷烴或支鏈烷烴；R4為H、C3-C10的直鏈烷烴或支鏈烷烴。

其合成路線如下: