用于染料敏化太阳能电池研究的新型叶绿素类光敏染料的合成与性质

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1、分类号：O629学号：201500369010硕士学位论文用于染料敏化太阳能电池研究的新型叶绿素类光敏染料的合成与性质SynthesisandPropertiesofNovelChlorophyllSensitizersforDye-SensitizedSolarCells研究生姓名：何乃亮指导教师：陈锦春副教授李家柱副教授学科门类：理学专业名称：有机化学论文提交日期：2018年4月1日烟台大学硕士学位论文摘要利用分子工程方法理性设计合成具有电子给体-π共轭体系-电子受体（D-π-A）结构的光敏染料是染料敏化太阳能电池及光敏染料研究的热点和发展

2、趋势。对于叶绿素a衍生物而言，由于其分子结构的非对称性和基础研究的匮乏，迄今为止仍未有D-π-A型叶绿素染料见诸报道，如何构建D-π-A型结构仍是限制高性能低成本叶绿素染料开发和应用的一个关键科学问题。针对这一关键课题，本文以焦脱镁叶绿酸a甲酯（MPPa）为起始原料，进行了以下工作：（1）通过132-位引入大位阻取代基设计合成了一系列自聚集位阻抑制型叶绿素染料；（2）系统研究了MPPa的20-meso位偶联反应并构建了电子给体和电子受体基团取代的产物；（3）系统研究了MPPa及其衍生物C环端向的氧化反应和羟醛缩合反应；（4）基于以上研究明确了D

3、-π-A型叶绿素染料的合成策略，首次成功制备了具有D-π-A型结构的叶绿素染料；（5）对D-π-A型叶绿素染料的性质进行了初步研究，发现β-取代D-π-A型结构的叶绿素染料具有良好的吸收光谱性质，尤其是在太阳能谱中能量最高的500–600nm范围内有较强吸收，为构建全光谱吸收染料奠定了基础。关键词：叶绿素a；二氢卟吩；染料敏化太阳能电池；D-π-A型染料I烟台大学硕士学位论文AbstractTherationaldesignandsynthesisofphotosensitizerswithelectrondonor-πconjugatedsy

4、stem-electronacceptor(D-π-A)structuresbymolecularengineeringmethodsisahotspotanddevelopmenttrendindye-sensitizedsolarcellsandphotosensitivedyes.Whileforchlorophylladerivatives,duetotheasymmetryoftheirmolecularstructuresandthescarcityofbasicresearch,noD-π-Achlorophylldyeshave

5、beenreportedsofar.HowtoconstructaD-π-Atypestructureisstillakeyscientificissuethatlimitsthedevelopmentandapplicationofhigh-performance,low-costchlorophylldyes.Inresponsetothiskeyissue,thefollowingworkwasperformedinthispaperusingmethylpyropheophorbidea(MPPa)asthestartingmateri

6、al.(1)Aseriesofself-aggregationinhibitionchlorophylldyesweredesignedandsynthesizedbyintroducinglargehinderedsubstituentsat132-position.(2)The20-mesopositioncouplingreactionofMPPawassystematicallystudiedandtheelectrondonorandelectronacceptorgroupsubstitutedproductswereconstru

7、cted;(3)TheoxidationreactionandAldolcondensationreactionatCringendorientationofMPPaanditsderivativewasstudiedsystematically;(4)TheD-π-AchlorophylldyesynthesisstrategywasclarifiedandtheD-π-A-typechlorophylldyesweresuccessfullypreparedforthefirsttimebasedontheabovestudies;(5)T

8、hepropertiesofD-π-Atypechlorophylldyeswerepreliminarystudiedanditwasfoundth