基于平面性因素的新型敏化染料的设计合成及性能研究

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1、中图分类号：062密级：公开UDC：547学校代码：10094硕士学位论文（学历硕士）基于平面性因素的新型敏化染料的设计合成及性能研究Designandsynthesisofnovelorganicdyesbasedonplanarfactorandthestudyoftheirperformance作者姓名：陈清华指导教师：刘博副教授学科专业：有机化学研究方向：光电功能材料论文开题日期：2015年9月15日二〇一七年三月二十四日中图分类号：062密级：公开UDC：547学校代码：10094硕士学位论文（学历硕士）

2、基于平面性因素的新型敏化染料的设计合成及性能研究Designandsynthesisofnovelorganicdyesbasedonplanarfactorandthestudyoftheirperformance作者姓名：陈清华指导教师：刘博副教授学科专业：有机化学研究方向：光电功能材料论文开题日期：2015年9月15日二〇一七年三月二十四日III学位论文原创性声明本人所提交的学位论文《位阻调控的新型香豆素纯有机敏化染料的合成及性能研究》，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用

3、的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者（签名）：指导教师确认（签名）：年月日年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在年解密后适用本授权书）论文作者（签名）

4、：指导教师（签名）：年月日年月日II摘要在染料敏化太阳能电池（DSSC）中香豆素类染料由于其较好的共面结构使其具有良好的的供电子能力，但其缺点具有相对较低的开路电压。根据我们以往的经验扭曲的分子结构有利于预防π键聚合。为了进一步单独评价扭曲效应和弯曲结构对染料的光学、电化学和光电性质的影响，我们通过简单的分子设计合成了三个模版香豆素染料：CS-3、CS-4和CS-5。其中CS-3具有的严重扭曲的分子骨架使分子具有超大二面这严重影响分子内的电荷转移过程，从而导致CS-3在三个染料中具有最弱的光捕获能力。更重要的是，这

5、个高度扭曲的结构使CS-3电荷复合速率明显加快。相反，一个适当扭曲和弯曲的结构CS-4的光捕获能力比CS-3更好，从而可以更好地预防电荷复合。即使没有共吸附剂CS-4染料敏化太阳能电池也可以达到704mV的较高开路电压。因此，我们的研究结果显示，虽然分子共面的破坏可能削弱光捕获能力和降低短路电流电流，但适当的扭曲和弯曲的分子结构仍然大大有利于提高染料敏化太阳能电池的开路光电压。在此基础上还设计合成了带有两个锚定基团完全对称非共面芴类染料CS-1的及共面芴类染料CS-2，染料CS-1的开路电压相较于CS-2高出24m

6、V,这为未来有机染料敏化太阳能电池中高电压有机敏化剂的研究提供了有力的发展策略。关键字:有机染料;香豆素;平面性;分子工程；开路电压IIIIAbstractIndye-sensitizedsolarcells(DSSC),coumarindyeshaveexcellentelectrondonatingabilityduetotheirgoodcoplanarstructurebutThegeneraldrawbackistheirrelativelylowphotovoltage.Accordingtoourpr

7、eviousexperience,thetwistedmolecularstructureisbeneficialforthepreventionofπ-aggregation.Thus,inordertofurtherindividuallyevaluatetheeffectoftwistedandcurvedstructuresonoptical,electrochemical,andphotovoltaicproperties,herein,rationalmoleculardesignhasbeenperf

8、ormedtodevelopthreesimplecoumarindyes,codedasCS-3,CS-4,andCS-5.ForCS-3,overlargedihedralanglesseriouslytwistthemolecularskeletonandaffecttheintramolecularchargetransferprocess,lead