專利名稱：一種有機染料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機染料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
自從20世紀90年代，Gratzel研究組采用大比表面積的納晶作為半導(dǎo)體電極，將染料敏化太陽能電池(DSSC)的光電轉(zhuǎn)換效率超過7% (Oregan, B. ;Gratzel1M.Naturel991, 353, 737)以來，這一發(fā)現(xiàn)在全球范圍內(nèi)引發(fā)了研究染料敏化太陽能電池的熱潮。染料敏化太陽能電池不僅在光電轉(zhuǎn)換效率方面逐漸提高，而且電池的制備工藝越來越簡單，能以低成本大規(guī)模的制備，成本甚至只有硅太陽能電池的幾分之一，這些都為染料敏化太陽能電池的未來應(yīng)用提供了有利條件。
有機染料敏化太陽能電池的性能與材料密切相關(guān)，對功能染料的設(shè)計合成是當前研究的一個焦點。目前，雖然釕金屬配合物的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到了 10-11%，然而，釕作為一種稀有金屬，價格十分昂貴，因此研究可替代的敏化材料，如純有機染料等，就顯得越來越重要，最近純有機染料的轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達到了 9. 8%(Zhang, G. L. ;ffang, P. Chem Commun2009，2198)，正在逐漸接近釕金屬配合物的轉(zhuǎn)化效率。在有機染料的結(jié)構(gòu)中，電子給體的選擇對光電轉(zhuǎn)換效率的影響十分重要。其中，三苯胺及其衍生物，由于其良好的給電子能力，優(yōu)異的電荷傳輸能力以及突出的熱穩(wěn)定性和機械特性，越來越多的應(yīng)用到有機染料中(Mishra, A. ; Bauerle, P. Angew Chem Int Edit2009，48，2474)。三苯胺環(huán)狀二聚體作為一種由兩個三苯胺單元通過亞乙烯基橋連的共軛化合物(Song, Y.B. ; Zhu, D. B. J Am Chem Soc 2006，128，15940)，其中的一個三苯胺可以作為輔助電子給體，使其給電子能力進一步加強，同時由于兩個三苯胺之間的電荷耦合作用，它的陽離子更加穩(wěn)定，這表明，此種類型的化合物可能在有機光電轉(zhuǎn)換方面具有潛在的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有機染料及其制備方法與應(yīng)用，具體在制備有機敏華太陽能電池中的應(yīng)用，解決了現(xiàn)有含貴金屬的配合物敏化劑因價格昂貴、污染環(huán)境等無法大規(guī)模普及的問題。本發(fā)明所提供的一種有機染料，其結(jié)構(gòu)式如式I所示式I式I中，η為I飛的自然數(shù)；B為0、S或Se ;R為氫原子、烷氧基、羥基、硝基、氨基、酸基、燒經(jīng)基、環(huán)燒基、芳香經(jīng)基、燒基橫酸基、燒硫基、酷基、齒素、氛基、竣基或雜環(huán)基。本發(fā)明進一步提供了式I所示化合物的制備方法，包括如下步驟(I)式II所示化合物、式III所示化合物和式IV所示化合物在醋酸鈀和氟化銫存在的條件下進行反應(yīng)得到式V所示化合物；
權(quán)利要求
1.一種有機染料，其結(jié)構(gòu)式如式I所示
2.式I所示化合物的制備方法，包括如下步驟 (1)式II所示化合物、式III所示化合物和式IV所示化合物在醋酸鈀和氟化銫存在的條件下進行反應(yīng)得到式V所示化合物；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(I)中，所述反應(yīng)的溫度為900C 130°C，時間為15h 25h ;所述反應(yīng)在惰性氣氛下進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于步驟(I)中，所述反應(yīng)的溶劑為二氧六環(huán)、甲苯、N，N’ -二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一所述的方法，其特征在于步驟(I)中，式II所示化合物、式III所示化合物、式IV所示化合物、醋酸鈀和氟化銫的摩爾份數(shù)比為(2 4) :(0. 0.6)(0. I 0. 3) (0. 05 0. 15) :(1 2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一所述的方法，其特征在于步驟(2)中，所述有機堿為哌啶、三乙胺或四丁基氟化銨。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一所述的方法，其特征在于步驟(2)中，所述反應(yīng)的溫度為600C 100°C，時間為4h 8h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7中任一所述的方法，其特征在于步驟(2)中，所述反應(yīng)的溶劑為三氯甲烷、乙腈、四氫呋喃或甲苯。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8中任一所述的方法，其特征在于步驟(2)中，式V所示化合物、氰基丙烯酸和有機堿的摩爾份數(shù)比為(0. 05 0. 2) :(0. 2 I) :(0. 0004 0. 002)。
10.式I所示有機染料在制備染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機染料及其制備方法與應(yīng)用。該有機染料如式I所示。式I所示化合物的制備方法，包括如下步驟(1)式Ⅱ所示化合物、式Ⅲ所示化合物和式Ⅳ所示化合物在醋酸鈀和氟化銫存在的條件下進行反應(yīng)得到式Ⅴ所示化合物；(2)式Ⅴ所示化合物和氰基丙烯酸在有機堿存在的條件下進行反應(yīng)即得。本發(fā)明還提供了該有機染料在制備染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。本發(fā)明所提供的用于燃料敏化太陽能電池的有機染料，是一類以三苯胺環(huán)狀二聚體為供電子基的有機染料，屬于純有機染料；與傳統(tǒng)的釕染料相比，原料簡單易得，無需使用昂貴的金屬釕，合成容易、成本低廉、易于純化；本發(fā)明提供的有機染料制備的染料敏華太陽能電池具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L51/46GK102702771SQ20121016066
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者徐偉, 朱道本, 蔣克建, 趙云 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所