中位烷基鏈和橋對卟啉效率的影響课件

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1、中位烷基链和π桥对卟啉效率的影响汇报人：陆福泰指导老师：冯亚青教授时间：2013.7.9汇报内容1.背景介绍2.国内外研究现状3.课题意义及研究内容4.进度安排5.目前已完成的工作.1：研究背景介绍近二十年来，由于环境问题及能源问题，人们迫切需要寻找一种清洁可再生能源。太阳能是其中一种较合适的能源。太阳能电池主要经过：晶体硅太阳能电池-无机薄膜太阳能电池-有机太阳能电池。而染料敏化太阳能电池(dye-sensitizedsolarcells，简称DSSC)，因其制造过程简单，成本低廉，而受到了广泛的关注。课题来源及意义主要由五部分组成：导电玻璃、TiO2膜、电解质、染料敏化剂、对电极染料

2、分子(Dye)中电子由基态S0跃迁至激发态S*；激发态电子被注入到半导体TiO2导带中，Dye由S*转为氧化态S+；电子通过外电路流入到对电极；染料S+被电解质(Electrolyte)还原再生；氧化态的电解质在对电极接受电子被还原。图1-1DSSC工作原理示意图染料敏化太阳能电池(DSSC)的基本结构及工作原理卟啉卟吩和金属卟吩的结构卟啉作为敏化染料的优点：良好的光、热以及化学稳定性在可见光区有强烈的光谱效应，有一个强吸收的Soret带，有中等强度的Q带吸收周边易于修饰，容易引入羧基、磺酸基等锚定基团高度共轭的大π体系较高的摩尔吸光系数卟啉化合物作为染料敏化剂的优点卟啉化合物作为染料敏

3、化剂的优点国内外研究进展η=5.6%J.Phy.Chem.B,2005:15397~15409η=7.1%J.Phy.Chem.C,2007:11760~11762Chem.Commun.,47(2011),8910–8912η=10.17%η=1.60%J.Electro.Chem,2002,537:31~382、卟啉的国内外研究进展Science,2011,11,334:629-634.Angew.Chem.Int.Ed.2010,49:1–5.η=8.8%η=11.9%供电基团的影响DyesandPigments94(2012)143e149J.Mater.Chem.A,2013,

4、1,3977结论：在供电基团上引入较长的烷氧基链可以增强供电效应，抑制染料集聚，加速染料再生，有效的阻止电子复合和加速电子注入，从而提高效率。η=2.0%η=3.6%η=4.7%η=2.09%η=2.74%η=3.36%锚定基团和Π桥对效率的影响Phys.Chem.Chem.Phys.,2009,11,10270–10274J.Phys.Chem.B2005,109,15397-15409η=5.6%η=4.0%η=4.0%η=2.4%η=3.7%η=6.79%η=6.91%η=1.86%锚定基团上带有吸电性的氰基效果较好π桥对卟啉的影响很大，适当的增加桥的共轭有利于提高效率，其中带炔苯

5、基羧酸的效率较高。效率依次为2.5%，2.0%，0.78%，0.25%JournalofPhysicalChemistryC,2009,113(2):755–764.结论：Π桥的长度也是影响的重要因素，短链桥基有利于电子更快的与TiO2进行转移。3：课题意义及研究内容课题意义目前，卟啉敏化染料的主流方向是以卟啉为π桥，在其中位构建Ｄ－π－Ａ结构，以得到增强电子传输能力的目的。影响卟啉类染料光电转化效率的因素比较复杂，根据前人的研究结果，中位供电基团上引入较长的烷基链可以增强供电效应，抑制染料聚集，加速染料再生，有效的阻止电子复合和加速电子注入，从而提高效率。根据实验室曾师兄的实验结果，在

6、β为引入锚定基团，容易受到烷基链的影响，从而吸附量会降低，影响光电效率，因此我们只在锚定基团的对位引入烷基长链，而在其他位置不引入烷基链，是希望不影响吸附量的情况下，尽可能地防止聚集。研究内容根据以上对供电基团和锚定基团对卟啉效率的影响，我们设计了如下两类具有D-π-A结构的卟啉，中位上包含不同长度脂肪链的烷氧基和二胺基，作为供电主体，而桥基我们选用短链的炔酸，带氰基炔酸和炔苯基羧酸作为电子受体。设计的分子1：比较两种不同供电基团对效率的影响。2：比较不同长度的烷基链对效率的影响。3：比较不同桥基及不同锚定基团对效率的影响。合成路线4：实验进度安排2013.05-2013.07查阅相关文

7、献，设计实验路线，进行相关原料的合成。2013.08-2013.12进行对含氧基卟啉的合成探索，尝试打通路线。2014.01-2014.08进行对含氨基卟啉的合成探索，尝试打通路线。2014.09-2014.12积累原料。2015.01-2015.03对以上得到的卟啉染料进行测试。2015.03-2015.06查漏补缺，撰写论文，准备答辩5：目前已完成的工作目前已合成了对甲氧基卟啉及溴化产物，对二甲胺基卟啉和溴化产物，及对乙酰氧基卟