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中位烷基链和π桥对卟啉效率的影响 汇报人：陆福泰 指导老师：冯亚青 教授 时间：2013.7.9 1：研究背景介绍 近二十年来，由于环境问题及能源问题，人们迫切需要寻找一种清洁可再生能源。太阳能是其中一种较合适的能源。 太阳能电池主要经过：晶体硅太阳能电池-无机薄膜太阳能电池-有机太阳能电池。而染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells，简称DSSC)，因其制造过程简单，成本低廉，而受到了广泛的关注。 课题来源及意义 国内外研究进展 供电基团的影响 锚定基团和Π桥对效率的影响 合成路线 4：实验进度安排 谢谢大家！ * * 汇报内容 1.背景介绍 2.国内外研究现状 3.课题意义及研究内容 4.进度安排 5. 目前已完成的工作 . 主要由五部分组成：导电玻璃、TiO2膜、电解质、染料敏化剂、对电极 染料分子(Dye)中电子由基态S0跃迁至激发态S* ； 激发态电子被注入到半导体TiO2导带中，Dye由S* 转为氧化态S+； 电子通过外电路流入到对电极； 染料S+被电解质(Electrolyte)还原再生； 氧化态的电解质在对电极接受电子被还原。 图1-1 DSSC工作原理示意图 染料敏化太阳能电池(DSSC)的基本结构及工作原理 卟啉 卟吩和金属卟吩的结构 卟啉作为敏化染料的优点： 良好的光、热以及化学稳定性 在可见光区有强烈的光谱效应， 有一个强吸收的Soret带，有中等强度的Q带吸收 周边易于修饰，容易引入羧基、磺酸基等锚定基团 高度共轭的大π体系 较高的摩尔吸光系数 卟啉化合物作为染料敏化剂的优点 卟啉化合物作为染料敏化剂的优点 η= 5.6% J. Phy. Chem. B, 2005: 15397~15409 η=7.1% J. Phy. Chem. C, 2007: 11760~11762 Chem. Commun., 47(2011), 8910–8912 η= 10.17% η=1.60% J. Electro. Chem, 2002, 537: 31~38 2、卟啉的国内外研究进展 Science , 2011 , 11 , 334 : 629-634 . Angew. Chem. Int. Ed. 2010 , 49 : 1 – 5 . η=8.8% η=11.9% Dyes and Pigments 94 (2012) 143e149 J. Mater. Chem. A, 2013, 1,3977 结论：在供电基团上引入较长的烷氧基链可以增强供电效应，抑制染料集聚，加速染料再生，有效的阻止电子复合和加速电子注入，从而提高效率。 η=2.0% η=3.6% η=4.7% η=2.09% η= 2.74% η=3.36% Phys. Chem. Chem. Phys., 2009, 11, 10270–10274 J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15397-15409 η=5.6% η=4.0% η=4.0% η=2.4% η=3.7% η=6.79% η=6.91% η=1.86% 锚定基团上带有吸电性的氰基效果较好 π桥对卟啉的影响很大，适当的增加桥的共轭有利于提高效率，其中带炔苯基羧酸的效率较高。 效率依次为2.5%，2.0%，0.78%，0.25% Journal of Physical Chemistry C, 2009, 113(2):755–764. 结论： Π桥的长度也是影响的重要因素，短链桥基有利于电子更快的与TiO2进行转移。 3：课题意义及研究内容 课题意义 目前，卟啉敏化染料的主流方向是以卟啉为π桥，在其中位构建Ｄ－π－Ａ结构，以得到增强电子传输能力的目的。影响卟啉类染料光电转化效率的因素比较复杂，根据前人的研究结果，中位供电基团上引入较长的烷基链可以增强供电效应，抑制染料聚集，加速染料再生，有效的阻止电子复合和加速电子注入，从而提高效率。根据实验室曾师兄的实验结果，在β为引入锚定基团，容易受到烷基链的影响，从而吸附量会降低，影响光电效率，因此我们只在锚定基团的对位引入烷基长链，而在其他位置不引入烷基链，是希望不影响吸附量的情况下，尽可能地防止聚集 。 研究内容 根据以上对供电基团和锚定基团对卟啉效率的影响，我们设计了如下两类具有D-π-A结构的卟啉，中位上包含不同长度脂肪链的烷氧基和