發(fā)布時間：2018-04-03 09:26

  本文選題：密度泛函理論　切入點：錸配合物　出處：《山西師范大學》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,隨著地球環(huán)境問題的日益嚴峻,資源緊缺的現(xiàn)狀愈發(fā)明顯。太陽能作為一種綠色環(huán)保、資源豐富的天然資源,成為處理能源危機的第一選擇。染料敏化太陽能電池是一種將太陽能直接轉化為電能的低成本光電器件,成為利用太陽能最經(jīng)濟有效、最有前途的技術,因此得到科研工作者的廣泛關注。在過去十幾年里,大量的研究致力于得到良好性能的染料敏化太陽能電池的器件。然而,染料敏化太陽能電池的轉換效率仍然比含硅光電池低,為了提高光電轉換效率,高性能的染料是提高光捕獲能力的關鍵因素,可以把電子注入半導體的導帶然后通過存在于電解質溶液中的氧化還原劑來獲得再生。所以染料敏化劑的性能與DSCC的光電轉換效率有著非常密切的關系。本文在實驗合成的基礎上對錸(Ⅰ)、釕(Ⅱ)配合物的結構特性進行展開,利用量子化學計算方法設計得到新的配合物染料分子,從本質上揭示了不同取代基對分子的基態(tài)、激發(fā)態(tài)、前線分子軌道、吸收光譜等性質的影響,通過比較,預測了性能更好的染料分子。主要內容如下:1.采用DFT/TDDFT深入研究了羧基在吡啶配體上連接的數(shù)目和位置的不同對含四硫富瓦烯-吡啶配體的四羰基錸(Ⅰ)配合物Re(CO)4(HnL)(n=1,a1-a2;n=2,b1-b6;L=La-imine-2-pyridyl;La=2-(5,6-dihydro[1,3]dithiolo[4,5-b][1,4]dithiin-2-ylidene)-1,3-benzodi thiol-5-amine)電子結構和光譜性質的影響,以及通過計算相關參數(shù),作為評估DSSC中染料敏化劑的潛在應用價值。計算結果表明,羧基數(shù)目和位置的不同主要影響配合物的前線分子軌道的性質,尤其對LUMO軌道的影響較顯著,進而改變了染料分子的吸光性能和電子轉移能力,進一步提高了DSSC的工作效率。分析得知模擬的染料分子a1和b6與母體和其他染料分子相比,具有更優(yōu)的敏化性能。2.設計并研究了一系列含四硫富瓦烯-聯(lián)吡唑的三羰基錸(Ⅰ)配合物Re(CO)3Cl(HnL)(n=1,D1-D4;n=2,D5-D10;L=N-(2,2-di(1H-pyrazol-1-yl)ethyl)-4′,5′-bis(met hylthio)-[2,2′-bi(1,3-dithiolylidene)]-4-carboxamide)的基態(tài)、激發(fā)態(tài)的性質。當在吡唑配體上引入羧基后,發(fā)現(xiàn)其電子結構和光譜性質發(fā)生了變化。通過對前線分子軌道、吸收光譜數(shù)據(jù)和其他參數(shù)的分析,得到配合物D1和D5具有更好的光電轉化能力,故最有可能成為有效的染料敏化材料。3.用理論計算方法研究了一系列連接在吡啶配體上的官能團吸電子和給電子能力對釕配合物[Ru(Ⅱ)(bipy)(DABA)(NCS)2]電子構型和光譜性能對其作為敏化劑性能的影響作用。通過計算表明,HOMO-LUMO能隙隨著官能團吸電子能力的增大而減小,光吸收能力隨之增強,吸收光譜發(fā)生紅移,而供電子基的影響與之相反。綜合可得,配合物4較母體和其他分子更適宜做敏化劑。
[Abstract]:In recent years, with the increasingly serious environmental problems of the earth, the shortage of resources becomes more and more obvious.As a kind of green and rich natural resources, solar energy has become the first choice to deal with the energy crisis.Dye-sensitized solar cell is a kind of low-cost photoelectric device, which can directly convert solar energy into electric energy. It has become the most economical and promising technology to use solar energy, so it has been widely concerned by researchers.In the past decade, a great deal of research has been done to obtain good performance Dye-sensitized solar cell devices.However, the conversion efficiency of dye-sensitized solar cells is still lower than that of silicon-containing photovoltaic cells. In order to improve the photoelectric conversion efficiency, high performance dyes are the key factors to improve the photocapture ability.Electrons can be injected into the conduction band of the semiconductor and regenerated by oxidation reductants present in electrolyte solutions.Therefore, the performance of dye sensitizer is closely related to the photoelectric conversion efficiency of DSCC.On the basis of experimental synthesis, the structural properties of rhenium (鈪，

本文編號：1704596