電子受體及π橋?qū)策惾玖厦艋瘎┬阅苡绊懙难芯?/H1>
發(fā)布時間：2020-05-30 09:54
【摘要】：本論文主要研究卟啉分子結(jié)構(gòu)與光電性能的關(guān)系,設(shè)計合成了兩類卟啉染料敏化劑:基于噻吩π橋和苯并噻二唑上氟原子取代的D-A-π-A結(jié)構(gòu)的TH系列染料和吸電子部分引入氰基的D-π-A結(jié)構(gòu)的LX系列染料,并將所得染料用于染料敏化太陽能電池器件中以研究其光電性能。從吡咯,間苯二酚等較為基礎(chǔ)的原料出發(fā),運用Lindsey合成法得到卟啉母核。NBS對卟啉母環(huán)單溴化后絡(luò)合鋅離子得5,15-(2,6-二辛氧基)-10-溴鋅卟啉11,通過三異丙基硅基乙炔的Sonogashira偶聯(lián)和水解引入供電子部分得5-溴-10,20-(2,6-二辛氧基)苯基-15-(4-N,N-二辛基胺)苯乙炔基鋅卟啉14;重復(fù)偶聯(lián)反應(yīng)引入三異丙基硅基乙炔,緊接著水解并用偶聯(lián)引入相應(yīng)的π橋及錨定基團(tuán)得5-(4-N,N-二辛基胺)苯乙炔基-10,20-(2,6-二辛氧基)苯基-15-(5-(7-乙炔基-[1,2,5]苯并噻二唑)-噻吩-2-甲酸甲酯)鋅卟啉16a,16b,16c;最后通過水解得到目標(biāo)產(chǎn)物并通過質(zhì)譜和核磁對產(chǎn)物進(jìn)行表征,測試其光物理及電化學(xué)性能并組裝器件研究光伏性能。結(jié)果表明在輔助受體苯并噻二唑單元上引入氟原子改善了染料的光捕獲能力,延長了電子壽命。最終含有雙氟取代苯并噻二唑基團(tuán)的TH-2F染料性能最佳,光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)為6.98%,短路電路(J_(sc))為16.07 mA/cm~2,開路電壓(V_(oc))為0.68 V,填充因子(FF)為63%。以二吡咯甲烷、苯甲醛、對乙酰氧基苯甲醛為原料,MacDonald[2+2]法合成了卟啉母環(huán),然后經(jīng)由溴化、水解、還原、氧化和Knoevenagel等反應(yīng)歷程成功合成了以4-丁氧基苯基為供電基團(tuán),分別以丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基戊二烯酸為吸電子基團(tuán)的LX1、LX2、LX3染料,并通過MALDI-Tof和~1H-NMR對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,測試光物理及電化學(xué)性能并組裝電池研究光伏性能。結(jié)果表明,LX2和LX3中氰基的引入和π共軛的延長可以有效增強(qiáng)染料的光捕獲能力。然而,染料LX2和LX3的J_(sc)驟降,這可能是氰基的引入影響了電子耦合和/或電子注入,因此導(dǎo)致PCE值降低。性能最好的是染料LX2(J_(sc)為11.67 mA/cm~2,V_(oc)為0.73 V,FF為71%,PCE值為6.04%)。
【圖文】：
圖 1-1 DSSC 結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖[4]Fig. 1-1 The structure and schematic diagram of DSSC由以上工作原理可知，染料敏化劑在 DSSC 中發(fā)揮著核心作用，一個染料要充當(dāng)敏化劑需同時滿足下列要求[5]：(1) 吸收波長范圍廣，從而能夠盡可能多地吸收光能；(2) 染料可以錨定到二氧化鈦表面以實現(xiàn)電子注入，即需要錨定基團(tuán)；(3) 激發(fā)態(tài)壽命足夠長，以保證有效的電子注入過程；(4) 能級匹配以確保電子注入及染料再生；(5) 電荷傳輸效率高；(6) 染料化學(xué)穩(wěn)定性好以滿足經(jīng)濟(jì)性考慮。因此，染料敏化劑的選擇對高效率的 DSSC 至關(guān)重要。1.1.2 染料敏化劑的簡介目前，DSSC 中常用的敏化劑主要有金屬配合物染料如聯(lián)吡啶釕、不含金屬有機(jī)染料、量子點敏化劑、鈣鈦礦敏化劑及天然染料等。其中聯(lián)吡啶釕染料具有多種特點，如其八面體結(jié)構(gòu)允許多種配體在可控范
圖 1-5 D-A-π-A 結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1-5 Sketch of D-A-π-A structure敏化劑在 DSSC 中的研究進(jìn)展料 DSSC 研究的早期，研究者們已經(jīng)開始關(guān)注卟啉及電子結(jié)構(gòu)易于修飾等優(yōu)點。但由于其在 500 nm 左吸收較弱，卟啉 DSSC 的效率長期以來一直低于聯(lián)吡不足，人們引入了推-拉結(jié)構(gòu)并嘗試通過延長 π 橋的步匹配太陽光波長的分布。Officer 和 Gr tzel 等[28]于連有低聚烯烴錨定基團(tuán)的中位四苯基卟啉，其中染料E 值達(dá) 5.6 %。2007 年，，他們合成了 Zn-1[29]并實現(xiàn)了此啟發(fā)，人們在上個世紀(jì)設(shè)計合成了諸多在中位具卟啉。尤其是一系列以二芳胺為電子供體，羧基苯[30, 31]
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ610.1;TM914.4
【相似文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前10條
1 ;道農(nóng)科的新除草劑即將上市[J];中國農(nóng)藥;2005年03期
2 ;道農(nóng)科在美國上市除草劑二氯氰基吡啶酸[J];中國農(nóng)藥;2005年04期
3 李何鴻曄;;2-羥基-3-氰基-4-三氟甲基-6-氯吡啶的合成與結(jié)構(gòu)鑒定[J];中華少年;2017年06期
4 江鎮(zhèn)海;;氰基吡啶在農(nóng)藥中的應(yīng)用前景看好[J];農(nóng)藥市場信息;2008年03期
5 劉振香;陳捚;;2-氯-3-氰基吡啶的合成與應(yīng)用[J];廣東化工;2007年05期
6 賈秀鳳;Vitachem公司擴(kuò)建氰基吡啶生產(chǎn)裝置[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;1997年08期
7 ;技術(shù)市場[J];化學(xué)試劑;1988年03期
8 任國度;蘄長德;王家儒;卜繁國;;含氰基染料性能的研究[J];染料工業(yè);1989年03期
9 黃嘉梓;;47.9α與11β硫氰基甾體類的合成[J];南藥譯叢;1960年04期
10 ;道公司的除草劑二氯氰基吡啶酸全球首次批準(zhǔn)[J];中國農(nóng)藥;2005年04期
相關(guān)會議論文 前10條
1 廖桂紅;吳驪珠;佟振合;;2-氰基萘的光二聚反應(yīng)[A];中國化學(xué)會第26屆學(xué)術(shù)年會光化學(xué)分會場論文集[C];2008年
2 陳必義;金文橋;陳潔;陳新建;池志強(qiáng);;芬太尼類似物的異硫氰基衍生物的藥理學(xué)特性研究[A];生命科學(xué)與生物技術(shù)：中國科協(xié)第三屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];1998年
3 石婭;常兵兵;胡雨來;蘇瀛鵬;;三氯異氰尿酸作用下α-氰基酮的氯化反應(yīng)[A];中國化學(xué)會第十四屆全國有機(jī)合成化學(xué)學(xué)術(shù)研討會會議論文集[C];2017年
4 李淑瑾;張琳琳;范曉敏;姚建林;顧仁敖;;對氰基吡啶在金電極上的吸附方式研究[A];第十四屆全國光散射學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年
5 金文橋;陳必義;陳新建;池志強(qiáng);;異硫氰基羥甲芬太尼立體異構(gòu)體的藥理特性及依賴性[A];中國藥理學(xué)會第十屆全國神經(jīng)學(xué)術(shù)會議暨浙江省藥理學(xué)會2002年年會論文摘要集[C];2002年
6 張蓮鵬;呂萍;王彥廣;;Cu催化吲哚類化合物的3位氰基化反應(yīng)[A];中國化學(xué)會第十屆全國有機(jī)合成化學(xué)學(xué)術(shù)研討會會議論文集[C];2012年
7 孫如;顧仁敖;李淑瑾;姚建林;;氰基吡啶分子的DFT計算[A];第十六屆全國分子光譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年
8 薛為哲;余偉發(fā);周智明;朱海波;何令帥;;替米沙坦及其氰基類似物的合成和生物活性研究[A];2006第六屆中國藥學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年
9 孫維林;丁能文;王燕華;沈之荃;;多氰基富勒烯衍生物的合成及其金屬配合物磁性能研究[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年
10 初文毅;管丁輝;王璐璐;宋賀;劉曉崇;王成龍;侯艷君;孫志忠;;氰基導(dǎo)向的Pd(Ⅱ)催化的芳烴鄰位C-H鍵烯基化反應(yīng)[A];中國化學(xué)會第十三屆全國有機(jī)合成化學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2016年
相關(guān)重要報紙文章 前7條
1 富春;凡特魯斯宣布 三氰基吡啶全球提價[N];農(nóng)資導(dǎo)報;2010年
2 記者 肖立 李聞芝;萬噸級3-氰基吡啶在南通投產(chǎn)[N];中國化工報;2011年
3 記者 李聞芝;凡特魯斯將在華新建3——氰基吡啶裝置[N];中國化工報;2010年
4 ;中間體2-氰基吡嗪供不應(yīng)求[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2002年
5 趙美法;依托技術(shù)進(jìn)步 加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程[N];中國化工報;2003年
6 記者 李聞芝;凡特魯斯加大在華投資力度[N];中國化工報;2010年
7 木須蟲;“毒快遞”為何禁而不絕？[N];海南日報;2015年
相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條
1 宋小嬌;氰基橋聯(lián)配合物的合成、結(jié)構(gòu)和磁性[D];南京大學(xué);2013年
2 張蓓娜;天然甾醇資源的利用[D];復(fù)旦大學(xué);2006年
3 溫俏冬;基于苯乙腈為氰化試劑的氰基化反應(yīng)研究[D];浙江大學(xué);2015年
4 朱益忠;芳香族化合物氰基化反應(yīng)研究及應(yīng)用[D];南京理工大學(xué);2009年
5 張蓮鵬;過渡金屬催化的氰基化反應(yīng)研究[D];浙江大學(xué);2016年
6 周虎;八氰基鑭系金屬和過渡金屬化合物的設(shè)計合成與性能研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2013年
7 劉洋;咪唑（啉）酮和氰基吡咯烷類二肽基肽酶IV抑制劑的設(shè)計、合成及生物活性評價[D];浙江大學(xué);2013年
8 李杰偉;氟/氰基取代對超分子弱作用及其光電性質(zhì)影響的理論研究[D];南京郵電大學(xué);2015年
9 錢軍;八氰基橋聯(lián)配合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)及磁性能研究[D];南京理工大學(xué);2010年
10 徐遠(yuǎn)翔;氰基取代對苯撐乙烯單晶生長、結(jié)構(gòu)及相變研究[D];吉林大學(xué);2013年
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條
1 徐琴琴;電子受體及π橋?qū)策惾玖厦艋瘎┬阅苡绊懙难芯縖D];天津大學(xué);2018年
2 仲帥帥;氰基乙酰芳胺衍生物的環(huán)化反應(yīng)研究：喹啉-2,4-二酮和呋喃[2,3-b]喹啉的合成[D];遼寧大學(xué);2018年
3 王寒楠;銀促進(jìn)的端炔氰基化反應(yīng)研究[D];東北師范大學(xué);2018年
4 蘇穎;一種基于氰基離子液體多孔碳材料的設(shè)計及其電催化性能的研究[D];蘇州大學(xué);2018年
5 張焱;氰基二苯基乙烯功能化的螺旋聚二乙炔可控合成[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年
6 汝文娟;氰基芳香羧酸配合物的合成、結(jié)構(gòu)和性能[D];重慶師范大學(xué);2017年
7 徐文斌;過渡金屬鈀和銅催化的氰基化反應(yīng)研究[D];吉林大學(xué);2015年
8 沈艷超;含氰基聚酰亞胺的制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2016年
9 葉勇;銅催化的芳香硼酸（酯）氰基化反應(yīng)[D];大連理工大學(xué);2012年
10 劉朋堂;銅輔助的芳香化合物的直接氰基化反應(yīng)研究[D];長春理工大學(xué);2013年
本文編號：2687960
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlilw/2687960.html
【圖文】：
圖 1-1 DSSC 結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖[4]Fig. 1-1 The structure and schematic diagram of DSSC由以上工作原理可知，染料敏化劑在 DSSC 中發(fā)揮著核心作用，一個染料要充當(dāng)敏化劑需同時滿足下列要求[5]：(1) 吸收波長范圍廣，從而能夠盡可能多地吸收光能；(2) 染料可以錨定到二氧化鈦表面以實現(xiàn)電子注入，即需要錨定基團(tuán)；(3) 激發(fā)態(tài)壽命足夠長，以保證有效的電子注入過程；(4) 能級匹配以確保電子注入及染料再生；(5) 電荷傳輸效率高；(6) 染料化學(xué)穩(wěn)定性好以滿足經(jīng)濟(jì)性考慮。因此，染料敏化劑的選擇對高效率的 DSSC 至關(guān)重要。1.1.2 染料敏化劑的簡介目前，DSSC 中常用的敏化劑主要有金屬配合物染料如聯(lián)吡啶釕、不含金屬有機(jī)染料、量子點敏化劑、鈣鈦礦敏化劑及天然染料等。其中聯(lián)吡啶釕染料具有多種特點，如其八面體結(jié)構(gòu)允許多種配體在可控范
圖 1-5 D-A-π-A 結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1-5 Sketch of D-A-π-A structure敏化劑在 DSSC 中的研究進(jìn)展料 DSSC 研究的早期，研究者們已經(jīng)開始關(guān)注卟啉及電子結(jié)構(gòu)易于修飾等優(yōu)點。但由于其在 500 nm 左吸收較弱，卟啉 DSSC 的效率長期以來一直低于聯(lián)吡不足，人們引入了推-拉結(jié)構(gòu)并嘗試通過延長 π 橋的步匹配太陽光波長的分布。Officer 和 Gr tzel 等[28]于連有低聚烯烴錨定基團(tuán)的中位四苯基卟啉，其中染料E 值達(dá) 5.6 %。2007 年，，他們合成了 Zn-1[29]并實現(xiàn)了此啟發(fā)，人們在上個世紀(jì)設(shè)計合成了諸多在中位具卟啉。尤其是一系列以二芳胺為電子供體，羧基苯[30, 31]
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ610.1;TM914.4
【相似文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前10條
1 ;道農(nóng)科的新除草劑即將上市[J];中國農(nóng)藥;2005年03期
2 ;道農(nóng)科在美國上市除草劑二氯氰基吡啶酸[J];中國農(nóng)藥;2005年04期
3 李何鴻曄;;2-羥基-3-氰基-4-三氟甲基-6-氯吡啶的合成與結(jié)構(gòu)鑒定[J];中華少年;2017年06期
4 江鎮(zhèn)海;;氰基吡啶在農(nóng)藥中的應(yīng)用前景看好[J];農(nóng)藥市場信息;2008年03期
5 劉振香;陳捚;;2-氯-3-氰基吡啶的合成與應(yīng)用[J];廣東化工;2007年05期
6 賈秀鳳;Vitachem公司擴(kuò)建氰基吡啶生產(chǎn)裝置[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;1997年08期
7 ;技術(shù)市場[J];化學(xué)試劑;1988年03期
8 任國度;蘄長德;王家儒;卜繁國;;含氰基染料性能的研究[J];染料工業(yè);1989年03期
9 黃嘉梓;;47.9α與11β硫氰基甾體類的合成[J];南藥譯叢;1960年04期
10 ;道公司的除草劑二氯氰基吡啶酸全球首次批準(zhǔn)[J];中國農(nóng)藥;2005年04期
相關(guān)會議論文 前10條
1 廖桂紅;吳驪珠;佟振合;;2-氰基萘的光二聚反應(yīng)[A];中國化學(xué)會第26屆學(xué)術(shù)年會光化學(xué)分會場論文集[C];2008年
2 陳必義;金文橋;陳潔;陳新建;池志強(qiáng);;芬太尼類似物的異硫氰基衍生物的藥理學(xué)特性研究[A];生命科學(xué)與生物技術(shù)：中國科協(xié)第三屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];1998年
3 石婭;常兵兵;胡雨來;蘇瀛鵬;;三氯異氰尿酸作用下α-氰基酮的氯化反應(yīng)[A];中國化學(xué)會第十四屆全國有機(jī)合成化學(xué)學(xué)術(shù)研討會會議論文集[C];2017年
4 李淑瑾;張琳琳;范曉敏;姚建林;顧仁敖;;對氰基吡啶在金電極上的吸附方式研究[A];第十四屆全國光散射學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年
5 金文橋;陳必義;陳新建;池志強(qiáng);;異硫氰基羥甲芬太尼立體異構(gòu)體的藥理特性及依賴性[A];中國藥理學(xué)會第十屆全國神經(jīng)學(xué)術(shù)會議暨浙江省藥理學(xué)會2002年年會論文摘要集[C];2002年
6 張蓮鵬;呂萍;王彥廣;;Cu催化吲哚類化合物的3位氰基化反應(yīng)[A];中國化學(xué)會第十屆全國有機(jī)合成化學(xué)學(xué)術(shù)研討會會議論文集[C];2012年
7 孫如;顧仁敖;李淑瑾;姚建林;;氰基吡啶分子的DFT計算[A];第十六屆全國分子光譜學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年
8 薛為哲;余偉發(fā);周智明;朱海波;何令帥;;替米沙坦及其氰基類似物的合成和生物活性研究[A];2006第六屆中國藥學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年
9 孫維林;丁能文;王燕華;沈之荃;;多氰基富勒烯衍生物的合成及其金屬配合物磁性能研究[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年
10 初文毅;管丁輝;王璐璐;宋賀;劉曉崇;王成龍;侯艷君;孫志忠;;氰基導(dǎo)向的Pd(Ⅱ)催化的芳烴鄰位C-H鍵烯基化反應(yīng)[A];中國化學(xué)會第十三屆全國有機(jī)合成化學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2016年
相關(guān)重要報紙文章 前7條
1 富春;凡特魯斯宣布 三氰基吡啶全球提價[N];農(nóng)資導(dǎo)報;2010年
2 記者 肖立 李聞芝;萬噸級3-氰基吡啶在南通投產(chǎn)[N];中國化工報;2011年
3 記者 李聞芝;凡特魯斯將在華新建3——氰基吡啶裝置[N];中國化工報;2010年
4 ;中間體2-氰基吡嗪供不應(yīng)求[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2002年
5 趙美法;依托技術(shù)進(jìn)步 加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程[N];中國化工報;2003年
6 記者 李聞芝;凡特魯斯加大在華投資力度[N];中國化工報;2010年
7 木須蟲;“毒快遞”為何禁而不絕？[N];海南日報;2015年
相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條
1 宋小嬌;氰基橋聯(lián)配合物的合成、結(jié)構(gòu)和磁性[D];南京大學(xué);2013年
2 張蓓娜;天然甾醇資源的利用[D];復(fù)旦大學(xué);2006年
3 溫俏冬;基于苯乙腈為氰化試劑的氰基化反應(yīng)研究[D];浙江大學(xué);2015年
4 朱益忠;芳香族化合物氰基化反應(yīng)研究及應(yīng)用[D];南京理工大學(xué);2009年
5 張蓮鵬;過渡金屬催化的氰基化反應(yīng)研究[D];浙江大學(xué);2016年
6 周虎;八氰基鑭系金屬和過渡金屬化合物的設(shè)計合成與性能研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2013年
7 劉洋;咪唑（啉）酮和氰基吡咯烷類二肽基肽酶IV抑制劑的設(shè)計、合成及生物活性評價[D];浙江大學(xué);2013年
8 李杰偉;氟/氰基取代對超分子弱作用及其光電性質(zhì)影響的理論研究[D];南京郵電大學(xué);2015年
9 錢軍;八氰基橋聯(lián)配合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)及磁性能研究[D];南京理工大學(xué);2010年
10 徐遠(yuǎn)翔;氰基取代對苯撐乙烯單晶生長、結(jié)構(gòu)及相變研究[D];吉林大學(xué);2013年
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條
1 徐琴琴;電子受體及π橋?qū)策惾玖厦艋瘎┬阅苡绊懙难芯縖D];天津大學(xué);2018年
2 仲帥帥;氰基乙酰芳胺衍生物的環(huán)化反應(yīng)研究：喹啉-2,4-二酮和呋喃[2,3-b]喹啉的合成[D];遼寧大學(xué);2018年
3 王寒楠;銀促進(jìn)的端炔氰基化反應(yīng)研究[D];東北師范大學(xué);2018年
4 蘇穎;一種基于氰基離子液體多孔碳材料的設(shè)計及其電催化性能的研究[D];蘇州大學(xué);2018年
5 張焱;氰基二苯基乙烯功能化的螺旋聚二乙炔可控合成[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年
6 汝文娟;氰基芳香羧酸配合物的合成、結(jié)構(gòu)和性能[D];重慶師范大學(xué);2017年
7 徐文斌;過渡金屬鈀和銅催化的氰基化反應(yīng)研究[D];吉林大學(xué);2015年
8 沈艷超;含氰基聚酰亞胺的制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2016年
9 葉勇;銅催化的芳香硼酸（酯）氰基化反應(yīng)[D];大連理工大學(xué);2012年
10 劉朋堂;銅輔助的芳香化合物的直接氰基化反應(yīng)研究[D];長春理工大學(xué);2013年
本文編號：2687960
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlilw/2687960.html
