[發明專利]一種8-羥基喹啉衍生物合鎘配合物染料敏化劑(BDTT-VCd)及其制備方法與用途

有效

• 申請號: 202010545174.1
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN113354667B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 鐘超凡;吳顯明;萬婷;唐時雨;王凱旋;徐澤化;聞高峰
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C07F3/08
• 分類號: C07F3/08;C09B23/14;H01G9/20
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本發明涉及如式1所示的一種D(?A?π?A)₂型8?羥基喹啉衍生物合鎘配合物染料敏化劑(BDTT?VCd)及其制備方法與用途。該染料敏化劑是以含有輔助電子受體(A)、π橋、主電子受體(A)和錨定基團等功能團的8?羥基喹啉衍生物合鎘配合物通過Heck偶聯與電子給體(D)苯并二噻吩聯二噻吩(BDTT)反應合成的D(?A?π?A)₂型配合物。實驗以該配合物為染料敏化劑的染料敏化太陽能電池的光伏性能測試表現出較好的效果：光電轉化效率(PCE)達到8.26％，染料熱穩定性高，其熱分解溫度達到了280℃以上，能滿足作為光伏材料的需求，這將在染料敏化太陽能電池的基礎開發應用方面具有一定的前景。

技術領域

本發明涉及一種用于染料敏化太陽能電池光電敏化材料的8-羥基喹啉衍生物合鎘配合物染料敏化劑(BDTT-VCd)及其制備方法與用途，屬于新材料中的光電材料領域。

背景技術

染料敏化太陽能電池(DSSCs)作為太陽能應用最重要的手段之一，以其高效率、制備簡單、低污染和成本很低等優點，受到了世界范圍內的普遍關注，染料敏化劑作為染料敏化太陽能電池完成光電轉換最核心的部分，更是研究的重點。有機類敏化劑因為其光電轉換效率相對比較低以及穩定性相對比較差等缺陷限制了其發展，釕類染料敏化劑由于成本高難以推廣應用，發展也受到了一定限制，本發明使用了常見便宜的過渡金屬鎘(Cd)為配位離子所合成的8-羥基喹啉衍生物合鎘配合物染料敏化劑(BDTT-VCd)，既結合了有機類染料結構靈活性和含金屬類染料光電性能好的優點，又克服了純有機類染料穩定性差和釕類染料敏化劑成本高的缺陷，成為了非常具有發展前景的敏化劑。研究表明雙受體(A)結構的染料敏化劑性能優越，本發明合成了雙受體D(-A-π-A)₂結構的敏化劑，有望通過降低染料間隙、拓寬吸光范圍與增加電子注入數目以此得到良好的光電效率，而且本發明設計對稱的分子結構對于合成中明顯降低了合成成本。

發明內容

本發明目的：為提供和制備一種以苯并二噻吩聯二噻吩(BDTT)為給體(D)，以羥基喹啉衍生物配合物為輔助電子受體(A)，氰基丙烯酸為受體(A)和錨定基團,通過Heck偶聯反應合成具有D(-A-π-A)₂結構的應用于敏化染料電池中的合鎘(Cd)配合物染料敏化劑。該配合物具有良好的吸光能力，光電轉化效率達到了8.26％，擁有良好的熱穩定性。

其結構通式如下：

式1配合物BDTT-VCd的結構通式

一種8-羥基喹啉衍生物合鎘配合物染料敏化劑(BDTT-VCd)制備方法:

(1).5-甲酰-8-羥基喹啉的合成：稱取8-羥基喹啉加入三口燒瓶中，倒入無水乙醇攪拌溶解。量取一定量CHCl₃緩慢滴加，滴加完畢后加入六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)作為相轉移催化劑，攪拌30min以上，室溫下緩慢滴加NaOH溶劑，注意控制滴加速度，防止因升溫而暴沸。滴加完后攪拌一小時以上，將體系加熱至78℃左右反應12h以上。旋轉蒸發除去溶劑，將得到的黑色粘稠固體倒入蒸餾水中，用10％的稀鹽酸將pH調至約5.0，將混合物抽濾所得的土黃色固體粗產物干燥完全。干燥后的固體研磨細，用石油醚抽提12h以上，再用無水乙醇重結晶，得到淡黃色固體。

(2).5-甲酰-8-對甲苯磺酰氧基喹啉的合成：將5-甲酰-8-羥基喹啉加入三口燒瓶中，量取一定量CHCl₃加入，攪拌溶解后，緩慢滴入少量三乙胺，攪拌1h以上，將對甲苯磺酰氯溶于CH₂Cl₂，冰浴條件下，緩慢滴加到體系中，攪拌1h以上，再將體系轉移到室溫繼續反應12h以上。依次用蒸餾水和飽和NaHCO₃溶液充分洗滌混合液多次，收集有機層，無水MgSO₄干燥過夜，過濾，旋轉蒸發除去溶劑，真空干燥后得到土黃色固體。