本文關(guān)鍵詞：三苯胺類染料敏化劑的設(shè)計與合成

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【摘要】：太陽能的開發(fā)為解決世界能源問題提供了新途徑,而降低光伏電池的成本是高效開發(fā)太陽能的有力措施。染料敏化太陽能電池(DSSCs)能很好的達到這一要求,但目前的染料敏化太陽能電池的效率還需要進一步提高。本文以提高太陽能電池染料敏化劑的光電轉(zhuǎn)化率為目的設(shè)計合成了兩個系列的三苯胺類有機染料敏化劑,研究了其光、電等物理、化學(xué)性質(zhì)。第一章介紹了釕染料、酞菁、卟啉等染料參與的共敏化太陽能電池的研究進展。介紹了染料敏化太陽能電池和共敏化太陽能電池的電流產(chǎn)生機理及影響電池效率的因素;總結(jié)了已有的染料敏化劑的設(shè)計思路。第二章詳細介紹了有機染料敏化劑的設(shè)計思路�；陔姵亟M件的能級分布,提出了擬合成的作為有機染料敏化劑的化合物應(yīng)達到的HOMO、LUMO能級和和能帶范圍。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了幾個系列有機化合物,利用密度泛函理論(DFT)中的B3LYP方法,在6-31G(d)基組水平上對產(chǎn)物進行了量子化學(xué)計算,計算是在Guassian 09程序包上完成。對所計算的HOMO能級和LUMO能級進行了詳細的討論。第三章對第二章設(shè)計的化合物進行了合成,得到了一系列基于三苯胺骨架的新型星射狀有機染料并對其構(gòu)效關(guān)系進行了討論。結(jié)果表明:連接了兩個二苯胺的三苯胺類衍生物具有很好的光化學(xué)性質(zhì),但其HOMO/LUMO能級不符合有機染料的設(shè)計標準。而只連接了一個二苯胺基團的三苯胺類衍生物盡管具有非平面結(jié)構(gòu)和合適的HOMO/LUMO能級,但它們的低熔點和較差的熒光性質(zhì)使其不具有應(yīng)用到染料敏化太陽能電池中的潛力。要想將其開發(fā)為性能優(yōu)良的新型有機染料敏化劑,還要對其進行進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和修飾。第四章將芳亞甲基丙二腈、芳亞甲基氰基乙酸、1-吲哚或異氟爾酮等吸電子基引入供電子的三苯胺骨架,得到了新型的星射狀D-D-π-A型三苯胺類染料,并對其光化學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)進行了討論。結(jié)果表明:吸電子基的引入使得電子流動更具有方向性、更順暢,使得產(chǎn)物比簡單的D-π-A結(jié)構(gòu)具有更好的光電性能,紫外吸收光譜發(fā)生了紅移,摩爾吸光系數(shù)更高,熱穩(wěn)定性更好,可望開發(fā)為性能優(yōu)良的太陽能電池染料敏化劑。第五章將產(chǎn)物制作成器件,組裝了太陽能電池,并對其中一些染料進行了性能測試。結(jié)果表明:三個化合物具有很好的光電轉(zhuǎn)化率。說明這種基于設(shè)計和計算指導(dǎo)下的染料分子的合成目的性和可操作性較強,結(jié)果令人滿意。第六章,我們對文章進行了總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】：三苯胺類化合物 染料敏化劑 設(shè)計 合成
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-19
• 1 緒論19-35
• 1.1 共敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理19-33
• 1.2 課題的提出33-35
• 2 基于DFT理論計算的染料分子設(shè)計35-45
• 2.1 高斯軟件介紹35
• 2.2 三苯胺類有機染料的優(yōu)勢35-36
• 2.3 三苯胺類有機染料的設(shè)計思路36-45
• 3 二苯胺偶聯(lián)三苯胺D-D-π-A型染料的合成與表征45-59
• 3.1 引言45
• 3.2 實驗試劑及儀器45-46
• 3.3 目標化合物及合成路線46-47
• 3.4 化合物的合成與表征47-52
• 3.5 結(jié)果與討論52-59
• 4 吲哚偶聯(lián)三苯胺D-D-π-A型染料的合成與表征59-77
• 4.1 引言59
• 4.2 實驗試劑及儀器59-60
• 4.3 目標化合物及合成路線60-61
• 4.4 化合物的合成與表征61-68
• 4.5 結(jié)果討論68-77
• 5 器件制作及其光電轉(zhuǎn)化率77-81
• 5.1 電池性能的測試77-79
• 5.2 共敏化電池性能的測試79-81
• 6 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-95
• 附圖95-111
• 作者簡歷111-113
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集113

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 喬大勇,孫磊,苑偉政;純有機染料共敏化納米晶太陽能電池的性能研究[J];感光科學(xué)與光化學(xué);2005年05期

2 ;Photocatalytic degradation of rhodamine B by dye-sensitized TiO_2 under visible-light irradiation[J];Science China(Chemistry);2011年01期

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本文編號：974277