敏化太陽能電池中染料的合成研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(簡稱DSSC)成為近年來各國研究的熱點由于它具有高效和低成本等優(yōu)點。其中染料敏化劑在染料敏化太陽能電池中起著關(guān)鍵性的作用，染料敏化劑包括金屬配合物敏化劑和非金屬有機染料敏化劑，其中金屬釕配合物染料是目前公認的最有效且穩(wěn)定的光敏劑，但它提純比較困難。非金屬有機染料敏化劑由于分子設(shè)計和合成簡便，原料易得等優(yōu)點，將會大大推動純有機染料的研發(fā)。本論文對染料的合成進行了研究，主要工作包括三個部分：
　　 1.以4-甲基

2、吡啶為原料，鈀碳代替鈉屑和鎳化合物作催化劑，經(jīng)濟、簡便地制備了高純度的4，4'-二甲基-2，2'-聯(lián)吡啶。然后以重鉻酸鉀為氧化劑，濃硫酸、濃硝酸做溶劑直接制得4，4’-二羧酸-2，2’-聯(lián)吡啶，避免了以高錳酸鉀和三氧化鉻作氧化劑時未完全氧化的4-羧酸-4'-甲基聯(lián)吡啶副產(chǎn)物的生成。在制備最終產(chǎn)物N3時首先以兩步反應(yīng)進行考查，發(fā)現(xiàn)在避光，高溫反應(yīng)時能最大限度的生成cis-Ru(dcbpyH2)2(NCS)2，避免了trans-Ru(dcb

3、pyH2)2(NCS)2的生成。同時發(fā)現(xiàn)在高溫下延長反應(yīng)時間能減少異構(gòu)體cis-Ru(dcbpyH2)2(SCN)2的生成。實驗確定RuCl3·3H2O過量20％時能降低副產(chǎn)物cis-RudcbpyH2(SCN)3和cis-Ru(dobpyH2)3的生成。最后采用-鍋法合成了cis-Ru(dcbpyH2)2(NCS)2，不但節(jié)約了溶劑，而且能取得分步反應(yīng)同樣的效果。
　　 2.N3染料遇水容易脫落，可能是聯(lián)吡啶上帶有親水基羧酸的

4、原故，由此我們在N3染料工藝的基礎(chǔ)上，合成了新的染料順-(4，4’-二羧酸甲酯-2，2'-聯(lián)吡啶)-二硫氰合釕，希望提高染料吸附到TiO2的能力。同時也合成兩個染料中間體4，4'-二氰乙酸-2，2’-聯(lián)吡啶和4，4'-二氰乙酸乙酯-2，2’-聯(lián)吡啶。
　　 3.目前光電轉(zhuǎn)換效率較好的純有機染料大都含有D-π-A結(jié)構(gòu)，研究較多的是三苯胺-π-A體系，而我們想以蒽為給電子體系設(shè)計一種新型的蒽-π-A體系染料，經(jīng)計算蒽-π-A分子從H