基于苯甲酸受体的咔唑染料敏化剂的合成和光电性能.pdf

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1、物理化学学报(，HuaxueXuebao)OctoberActaP．一Chim．Sin．2015，31(10)，1977—19841977[Article]doi：l0．3866／PKU．WHXB201509075www．whxb．pku．edu．cn基于苯甲酸受体的咔唑染料敏化剂的合成和光电性能郝学良赵金鸽高建荣韩亮(浙江工业大学化学工程学院，杭州310032)摘要：选择~-正丁基咔唑作为电子给体，芴酮作为桥键，苯甲酸作为受体，通过桥键芴酮与给体和受体连接位置的改变，设计合成了两个咔唑染料4一(6一(

2、N-tT；~t咔唑-3-基)一9-氧-9H-芴一3-基)苯甲酸(HXL-3W)~14-(7·(M正丁基咔唑一3基)一9一氧一9／-／-芴一2一基)苯甲酸(HXL-4Z)．对咔唑染料的光谱性能、电化学性能和光电转换性能进行了研究，并运用密度泛函理论(DFT)方法对其几何结构和紫外-可见光谱进行了优化计算．结果表明。HXL-4Z的吸收光谱呈现两个明显的r7矿跃迁吸收峰和一个较小的对应于分子内电荷转移的吸收峰，而HXL-3W的吸收光谱则仅呈现一个丌一矿跃迁吸收峰，且摩尔吸光系数远小于HXL-4Z．可能是HXL

3、·3W分子结构中给体和受体距离较近，张力较大，导致较差的分子平面性和分子内电荷转移．因而HXL-4Z的光吸收能力和电子注入效率较优，从而具有较好的光电转换效率(2．03％)(短路电流(J。)=3．88mA‘cm～，开路电压(Vo。)=700mV，填充因子(FF)=0．75)．关键词：咔唑：染料敏化剂；苯甲酸受体：合成；光电性能中图分类号：0646SynthesisandPhotoelectricPropertiesofCarbazoleSensitizingDyesBasedonaBenzoicAcid

4、AcceptorHAOXue--LiangZHAOJin--GeGAOJian-RongHANLiang(CollegeofChemicalEngineering，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310032，P．R．China)Abstract：4-(6一(～-butylcarbazole·3-y1)-9-OXO一9H-fluoren-3·yi)benzoicacid(HXL-3W)and4一(7-(～-butylcarbazole一3一yI)-9-OXO

5、一9H-fluoren一2一y1)benzoicacid(HXL-4Z)，weredesignedandsynthesizedthroughthelinkingpositionvariationofthefluorenonembridgewiththeN-butvIcarbazOledonorandabenzoicacidacceptor．Thespectra，electrochemistryandphotoelectricconversionpropertiesofthesecarbazoledyes

6、wereinvestigatedandtheirgeometricstructureandUV-Visspectrawereoptimizedandcalculatedusingthedensityfunctiona{theory(DFT)method．Theresultsshowtwodistinctabsorptionpeaks，ascribedIothe丌_一+丌transition，alongwithasmalpeakcOrrespOndingtointramolecularchargetran

7、sf色rintheabsorptionspectrumOfHXL．4Z．However，onlyone_+TT*transitionabsorptionpeakIsfoundinthespectrumofHXL．3WanditsmolarextinctioncoefficientisfarsmallerthanthatofHXL·4Z．ThereasonforthismaybeacloserdistancebetweenthedonorandacceptorofHXL-3Wleadingtoalarge

8、tension．causinginferiormolecularplanarityandintramolecularchargetransfer．Therefore．HXL-4Zwhichpossessessuperiorlightabsorptivityandelectroninjectioneficiency，showsanenhancedphotoelectricconversioneficiencyof2．O3％(shof1．cir