【摘要】：由于純有機(jī)敏化劑具有高摩爾消光系數(shù)、低成本、易降解、低毒性以及結(jié)構(gòu)性能易于調(diào)控等優(yōu)點(diǎn),因此受到研究人員的廣泛關(guān)注。在有機(jī)敏化劑中,能級(jí)是影響染料光伏性能的重要因素之一。目前針對(duì)能級(jí)的優(yōu)化研究仍然有一定的局限性:傳統(tǒng)上改變官能團(tuán)或者分子共軛結(jié)構(gòu)的手段調(diào)控HOMO能級(jí)使其上升的同時(shí),也會(huì)使LUMO能級(jí)上升。因此,為了進(jìn)一步挖掘有機(jī)染料的性能潛力,亟待開(kāi)發(fā)一種具有優(yōu)良選擇性的能級(jí)調(diào)控手段。本文通過(guò)合成具有較好平面性的吲哚啉給體,進(jìn)而設(shè)計(jì)并合成了四個(gè)D-A-π-A型有機(jī)染料CS-31-CS-34,并對(duì)其光化學(xué)、電化學(xué)以及光伏性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。第一章綜述了染料敏化劑的分類和特點(diǎn),介紹了近十幾年來(lái)通過(guò)多類型給體和改變鏈長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)染料敏化太陽(yáng)能電池性能的有機(jī)敏化劑的研究進(jìn)展。第二章以吲哚啉基團(tuán)為給體,苯并噻二唑?yàn)檩o助受體,苯環(huán)為π橋,羧基為受體,合成了具有不同平面性的兩個(gè)D-A-π-A型有機(jī)染料。通過(guò)格氏反應(yīng)、取代反應(yīng)等改變了吲哚啉給體中苯環(huán)與母體的二面角,進(jìn)而調(diào)整了給體的平面性。通過(guò)~1H NMR和~(13)C NMR表征了染料CS-31和CS-32的結(jié)構(gòu),并對(duì)其進(jìn)行了光物理、電化學(xué)、以及光伏性能的研究。第三章在CS-32的基礎(chǔ)上引入長(zhǎng)碳鏈,合成了染料CS-33和CS-34,以調(diào)整染料在TiO_2電極上的聚集狀態(tài)。通過(guò)~1H NMR和~(13)C NMR表征了染料敏化劑CS-33和CS-34的結(jié)構(gòu),并對(duì)其進(jìn)行了光物理、電化學(xué)、以及初步光伏性能的研究。第四章結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM914.4;TQ613
【圖文】：

圖 1.2.1 以吲哚啉為給體單元的部分 DSSCs 染料敏化劑1.2.2 以卟啉為給體單元的 DSSCs 染料敏化劑卟啉分子具有高π共軛體系、特殊的物理化學(xué)性質(zhì)、強(qiáng)烈的光吸收和易修飾性的分結(jié)構(gòu)而被認(rèn)為是良好給體的選擇。與 Ru 配合物相比，簡(jiǎn)單的四苯基卟啉基染料由于捕光能力不夠，對(duì) DSSCs 的功率轉(zhuǎn)換效率較低。吸附在 TiO2上的染料的受體基團(tuán)和代基的位阻在調(diào)節(jié)電池效率上也起著重要作用48-51。因此，使卟啉周圍附著大量給電基團(tuán)和各種類型的輔助受體，可以減少染料的聚集，增強(qiáng)捕光能力52-57,49。長(zhǎng)的正烷基鏈包裹在卟啉環(huán)周圍，也能有效地減少了染料分子的聚集，同時(shí)延緩電荷復(fù)合的過(guò)58。強(qiáng)電子給體附著在卟啉核上，增強(qiáng)了可見(jiàn)光區(qū)的捕光能力59。自從開(kāi)發(fā) D-π-A 結(jié)的卟啉染料以來(lái)，迄今為止報(bào)道了許多具有不同給體基團(tuán)的 D-A 型卟啉敏化劑60-62。Kamal Prakash63等人研究了四種卟啉染料，染料的功率轉(zhuǎn)換效率很廣，順序?yàn)镻-Zn-PTZ (5.48%) KP-Zn-PYR (3.38%) KP-Zn-CBZ (2.64%) KP-Zn-BTP (1.71%)。

和發(fā)射譜帶均變寬，紅移。卟啉染料與 N 719 染料的共敏化，抑制了染料的聚集，提高了電池的性能。人在染料 XW 11 的基礎(chǔ)上引入了烷基鏈能有效地抑制染料聚6 XW 28 的光電壓分別為 700 mV、701 mV 和 711 mV，明而優(yōu)化后的 XW 26(5.19%)和 XW 27(6.42%)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重畸之間存在較大的二面角，分別為 57.2°和 44.0°。由于苯并噻/烷氧基鏈之間的空間位阻作用，使吸收藍(lán)移，降低了光電流 26 具有更多的藍(lán)移吸收光譜，表明烷基/烷氧基鏈的空間位XW 28 僅含有一條與乙炔基相鄰的烷基鏈，與苯甲酸不存在XW 11 相比，分子畸變不嚴(yán)重，它的吸收光譜和光電流與 XW

的高能量損失。隨著分子的平面化，染料的能級(jí)也得到了有效的優(yōu)化。此外，在老化測(cè)試 1000 h 后，PCE僅下降了 3.5%左右，說(shuō)明引入額外的π橋不會(huì)影響染料的光穩(wěn)定性，CS-2 敏化 DSSCs的 PCE 值為 8.03%，JSC為 16.38 mAcm-2，Voc 為 694 mV，F(xiàn)F 為 0.707。當(dāng)然以三苯胺為給體的的染料敏化劑具有熱穩(wěn)定性、柔韌性和易于結(jié)構(gòu)調(diào)控而被選擇68。在標(biāo)準(zhǔn) AM 1.5 G 太陽(yáng)光條件下，WD-2 敏化電池的 Jsc=6.4 mAcm 2，Voc=600 mV，F(xiàn)F=0.8，IPCE 為 3.1%。在相同條件下，WD-3 敏化電池的 JSC=4.7 mAcm 2，Voc=570 mV，F(xiàn)F=0.78，IPCE 為 2.1%。數(shù)據(jù)結(jié)果表明，吩噻嗪的引入，使電子給體部分和受體部分在基態(tài)下的平面性降低。在三苯胺上增加輔助受體近幾年也有相關(guān)報(bào)道，比如 Chen69課題組以吩噻嗪為供體通過(guò)改變輔助受體來(lái)調(diào)控染料分子的光伏性能,其功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)分別為 ZHG5(5.64%)＞ZHG 6(5.32%)＞ZHG 7(2.74%)，通過(guò)紫外吸收表明，隨著輔助供體空間位阻的減小，摩爾消光系數(shù)增加。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙環(huán)宇;金明;;《灰姑娘創(chuàng)新平面化插圖概念書(shū)》[J];美苑;2015年S1期

2 李艷;李遠(yuǎn)洲;;教師教育培養(yǎng)院校立體化德育研究[J];教師;2016年36期

3 劉亞蘭;;當(dāng)代油畫(huà)語(yǔ)言的多樣性——以平面化的表現(xiàn)方式為例[J];明日風(fēng)尚;2017年03期

4 果多;;混淆[J];青春;2017年08期

5 張曉華;;不要讓教學(xué)走向“平面化”[J];基礎(chǔ)教育論壇;2017年24期

6 魏新乾;;淺談空間問(wèn)題平面化的常用策略[J];中學(xué)生數(shù)理化(高二高三版);2015年12期

7 吳惲;;空間設(shè)計(jì)的平面化策略[J];包裝工程;2014年12期

8 盧建鑫;;產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的平面化思維探析[J];包裝工程;2010年06期

9 張仲天;王麗;;展圖法——立體幾何平面化的重要手段[J];才智;2009年30期

10 靳瑩;;中國(guó)后現(xiàn)代小說(shuō)的平面化特征[J];鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版);2008年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 徐毅;;淺談立體圖形的平面化[A];基礎(chǔ)教育理論研究成果薈萃（中）[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 方偉;文學(xué)“平面化”應(yīng)當(dāng)遏制[N];光明日?qǐng)?bào);2010年

2 國(guó)航杭州維修基地 施國(guó)剛;勿將6S 推行平面化[N];中國(guó)民航報(bào);2009年

3 記者 祁峰;使平面化的救援變得立體化[N];廣東科技報(bào);2016年

4 段誠(chéng) 編譯;全球彩管加速平面化[N];中國(guó)電子報(bào);2000年

5 記者 謝苗楓　通訊員 廖翊華;模特平面化讓考生“天馬行空”[N];南方日?qǐng)?bào);2009年

6 鄒健;大屏化、平面化、個(gè)性化、功能化[N];中國(guó)電子報(bào);2000年

7 商報(bào)記者　 劉亞力 實(shí)習(xí)記者 李建興;違規(guī)廣告的“平面化”回歸軌跡[N];北京現(xiàn)代商報(bào);2006年

8 張強(qiáng) 兩江學(xué)者 四川美術(shù)學(xué)院教授 重慶;水墨平面化的形式與觀念[N];美術(shù)報(bào);2015年

9 本報(bào)記者 王小明;“縣域經(jīng)濟(jì)應(yīng)改變工業(yè)平面化發(fā)展思路”[N];中國(guó)經(jīng)營(yíng)報(bào);2012年

10 王艷;推動(dòng)農(nóng)業(yè)從平面化轉(zhuǎn)向立體化綜合發(fā)展[N];東方城鄉(xiāng)報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李月;基于二維動(dòng)畫(huà)的平面化語(yǔ)義學(xué)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

2 金哲;平面化：后現(xiàn)代文化表征的多維闡釋[D];哈爾濱師范大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王亞軍;新型平面化吲哚啉染料的設(shè)計(jì)、合成與性能研究[D];河北師范大學(xué);2019年

2 金格西;動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景具象空間的平面化設(shè)計(jì)研究[D];浙江工商大學(xué);2018年

3 劉美惠;淺談平面化造型在版畫(huà)中的應(yīng)用[D];中國(guó)美術(shù)學(xué)院;2018年

4 劉淼;平面化圖式的探究與創(chuàng)作實(shí)踐[D];華中師范大學(xué);2018年

5 陳凡;現(xiàn)當(dāng)代油畫(huà)藝術(shù)平面化形式語(yǔ)言探索[D];南京藝術(shù)學(xué)院;2018年

6 程媛媛;后青春期的情緒百態(tài)—平面裝飾手法在創(chuàng)作中的運(yùn)用[D];上海師范大學(xué);2018年

7 韓玉;當(dāng)代油畫(huà)藝術(shù)創(chuàng)作中視覺(jué)平面化的呈現(xiàn)[D];山東大學(xué);2017年

8 潘斌;迷幻之童真[D];云南藝術(shù)學(xué)院;2017年

9 方雪萍;淺析油畫(huà)創(chuàng)作中平面化語(yǔ)言的應(yīng)用與研究[D];新疆師范大學(xué);2014年

10 高敬華;油畫(huà)創(chuàng)作中平面化表現(xiàn)語(yǔ)言研究[D];延邊大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2799712