以苯并噻唑、萘酰亚胺为构筑单元的有机染料分子的设计、合成及其应用研究.pdf

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2、方向—養媒‘媒為賓弓、－：．．工—学皿著申请学位类别、ｖ雀器眾：论女提交日期２０１５年５月己胃瞧麵顧南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，陈了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过。的研巧成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一切相关的法律责任本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担。研究生签名：２０巧年５月：日期南京邮电大

3、学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可Ｗ保留并向国家有关部ｎ或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可Ｗ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Ｗ、缩印或扫描等复制手段保存采用影印、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文一。论文的公布的内容相致（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。＾护心的研究生签名：雑导师签名日期：＞OrganicDyeMoleculesBasedonBenzothiazoleandNaphthalimideasBuildingBlocks:TheirDesig

4、n,SynthesisandApplicationsDissertationSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofDOCTOROFPHILOSOPHYByXuZhijieSupervisor:Prof.HuangWei,Prof.MeiQun-BoMay2015摘要本论文立足于当前染料敏化太阳能电池和光催化降解领域的研究热点，致力于稳定、高效有机染料分子的设计、合成及其应用研究。考虑到苯并噻唑和萘酰亚胺基团优异的光、热和化学稳定性，以及良好的光电性质，本文选取苯并噻唑和萘酰亚胺基团为构筑

5、单元，将它们引入到咔唑、三苯胺、吩噻嗪和卟啉等有机分子的主链或外围，合成一系列的敏化染料分子，探讨了这些染料分子在染料敏化太阳能电池和光催化降解领域的应用。第一章，介绍了敏化染料在染料敏化太阳能电池及光催化降解方面的应用及相关原理，综述了敏化染料的研究历史与现状，提出了论文的设计思想及研究内容。第二章，设计合成了四种A(弱)-D-π-A结构的咔唑基染料分子，烷基咔唑作为电子给体，氰基乙酸为电子受体，在给体和受体单元之间引入不同的π共轭单元来调节染料分子的共轭度；从提高染料分子稳定性及增加分子共轭度的角度出发，在咔唑基染料分子的主链上引入了苯并噻唑基团。研究结果表明，富电子噻吩基团的引入，

6、使材料的吸收加宽，摩尔吸光系数增大，基于染料CZCOOH-4的染料敏化太阳能电池器件表现出了最佳的器件性能，能量转换效率达到了3.61%。第三章，将苯并噻唑引入到三苯胺基团上，设计合成了五种基于三苯胺的染料分子，探讨了目标染料分子在染料敏化太阳能电池中的应用。考察了苯并噻唑单元的取代个数及不同给体修饰基团对染料性能的影响，随着三苯胺双臂位置上苯并噻唑单元及修饰基团个数的增加，材料的吸收光谱发生了较大红移。由于甲氧基修饰基团良好的推电子性能，基于TPACOOH-4的染料敏化太阳能电池器件获得了最佳的性能，能量转换效率为3.83%。第四章，设计合成了一系列吩噻嗪基染料分子，在吩噻嗪和受体氰基

7、羧酸之间引入不同的共轭spacer，用于调节分子的共轭度，改善染料分子的光响应能力。与此同时，设计合成两种侧位烷巯基噻吩修饰的吩噻嗪基染料分子，从理论和实验上证实了吩噻嗪N(10)位上的萘酰亚胺悬挂基团对染料分子内电荷转移的不利影响，为后续分子设计提供了理论指导。SQCOOH-5相关器件表现出了较好的器件性能，在标准AM1.5G的光照下，加CDCA的器-2件能量转换效率达到了5.80%，短路电路Jsc达到了10.71mAcm，开路电