本发明专利技术公开了一种含香豆素的三芳胺类化合物及其制备与应用。所述含香豆素的三芳胺类化合物如式（）、式（II）和式（III）所示；本发明专利技术所述的合成方法为：将式（IVa~IVc）化合物与式（V）与有机溶剂混合，在碱性化合物的作用下，加热回流搅拌反应1~10h，反应完全后，旋干溶剂，残余物用洗脱剂溶剂进行硅胶柱层析，获得式（I~III）所示的含香豆素的三芳胺类化合物。本发明专利技术所述的含香豆素的三芳胺类化合物可以作为染料敏化剂应用于染料敏化太阳能电池，为染料敏化剂的筛选增添了新的可应用物质。
【技术实现步骤摘要】
一种含香豆素的三芳胺类染料敏化剂的合成及应用
本专利技术涉及一种含香豆素的三芳胺类染料敏化剂的合成及应用。
技术介绍
染料敏化太阳能电池（DyeSensitizedSolarCell，DSSC）凭借其成本低、可弱光发电、光电转化率不受温度影响等特点，极有希望替代硅半导体光电转换部件，成为下一代实用型高性能太阳能电池。染料敏化剂是DSSC中决定可见光吸收和光电转换效率的关键结构材料，具有结构易设计修饰和加工、成本低、稳定性好等特点。国内外染料敏化剂的研究主要分两类，一类为有机金属配合物，典型结构为功能性多吡啶钌化合物。这类染料敏化剂在可见光区吸收较强，氧化还原性能可逆，氧化稳定性高，但钌作为稀有金属成本较高，其染料吸收光谱窄。第二类为非金属有机染料，具有摩尔吸光系数高、吸收光谱宽和可通过结构修饰调变产生优良电化学性能等优点，是近年来染料敏化剂的研究热点。传统的非金属有机染料敏化剂的结构通式为“给体-π共轭桥-受体”(Donor-πBridge-Acceptor，D-π-A)，根据给体的不同，已有香豆素型、吲哚啉型、三芳胺型等非金属染料敏化剂得以设计和开发。常用的受体为氰乙酸以及罗丹宁乙酸，而为了进一步增强受体与TiO2之间的键合能力，最近也有一些非羧酸受体的染料敏化剂被报道。三芳胺化合物是一类非常重要的有机分子，具有优秀的电荷传输性能、较低的离子化电位、较高的空穴迁移率(一般约在10-3~10-4cm2/Vs)、较好的溶解性与无定形成膜性、较强的荧光性能与光稳定性，广泛作为空穴传输材料应用于有机电致发光二极管(OLED)、有机太阳能电池、光折射全息摄像、场效应管等诸多领域。而香豆素及其衍生物作为一类分子内共轭的电子转移化合物，具有优良的荧光量子效率、高的摩尔吸光系数以及大的Stoke位移，广泛地应用于塑料着色、彩色荧光涂料、太阳能聚集器的彩色荧光树脂，以及感光材料、光敏材料、光盘记录材料等高新
由于在可见光区响应度高、太阳光照射下稳定性好，香豆素类染料分子作为一类发展前景良好的染料敏化剂受到了广泛关注。本专利技术将香豆素结构引入三芳胺给体中，以三苯胺香豆素作为给体，含噻吩的芳环作为桥键，氰乙酸作为受体，合成得到了三个三芳胺香豆素类染料敏化剂。目前，尚无文献报道该结构的太阳能电池应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三芳胺香豆素类化合物的制备及将其应用于染料敏化太阳能电池。本专利技术的结构式如下：本专利技术所述如式（I~III）所示的三芳胺香豆素类化合物可按照以下方法制备得到：将式（IVa~IVc）化合物与式（V）与有机溶剂混合，在碱性化合物的作用下，加热回流搅拌反应1~10h，反应完全后，旋干溶剂，残余物用洗脱剂溶剂进行硅胶柱层析，获得式（I~III）所示的含香豆素类三芳胺化合物；所述有机溶剂为乙腈、氯仿、四氢呋喃或1,4-二氧六环中的一种或多种；所述碱性化合物为哌啶、吡啶、三乙胺或者二甲胺中的一种或多种；所述洗脱剂溶剂为氯仿、二氯甲烷和甲醇、乙醇及醋酸的混合溶剂；式（IVa~IVc）化合物与式（V）化合物和碱性物质的物质的量之比为：1:1.0~3.0:0.1~0.3，有机溶剂体积用量以式（IIIa~IIIc）化合物的物质的量计为10~30mL/mmol。所述有机溶剂为乙腈、氯仿、四氢呋喃或1,4-二氧六环中的一种或多种，优选乙腈和四氢呋喃（v:v=1:2）；所述碱性化合物为哌啶、吡啶、三乙胺或者二甲胺中的一种或多种，优选哌啶；所述的反应时间为1~10h，优选为2~3h；所述洗脱剂溶剂为氯仿、二氯甲烷和甲醇、乙醇及醋酸的混合溶剂，优选为二氯甲烷、甲醇和醋酸的混合溶剂（v:v:v=200:4:1）；所述有机溶剂用量以式（IVa~IVc）化合物的物质的量计为10~30mL/mmol，优选20mL/mmol。式（IVa）所示的化合物可按照以下方法制备得到：将POCl3与DMF在0oC下搅拌1h制得Vilsmeier试剂，再将式（VI）溶于DMF，逐滴滴入上一步制得的Vilsmeier试剂中，70oC下搅拌8h。式（IVb~IVc）所示的化合物可按照以下方法制备得到：将式（VII）化合物、4-甲酰基苯基硼酸(VIII)或（IX）、四三苯基膦钯溶于一定量的THF中，加入一定量碳酸钠水溶液，N2保护下加热回流制备得到。上述均为本领域技术人员公知的制备方法。所述的三芳胺香豆素类化合物作为染料敏化剂的应用，具体的应用如下：将三芳胺香豆素类化合物溶于CH3CN-DMSO（V:V=24:1）混合溶剂中，浸泡双层TiO2纳米粒子膜光电极24h。负载了含香豆素的三芳胺类化合物的TiO2电极与铂对电极组装成三明治结构，并在边缘滴入电解质，利用毛细管渗透原理引入电池内部。于100mW/cm2光强照射下，测定光电压-电流特性曲线。其结果表明此类三芳胺香豆素类化合物的光电转换效率为3.36-6.24%。本专利技术制备的三芳胺香豆素类化合物有益效果主要体现在：提供了一种新的三芳胺香豆素类化合物，该化合物作为染料敏化剂组装成的染料敏化太阳能电池具有较好的光电转换效率，为染料敏化剂的筛选增添了新的可应用物质。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：实施例1化合物IVa的合成将POCl3(5.5mL)与DMF(10mL)在0oC下搅拌1h制得Vilsmeier试剂，再将化合物V(2.95g,7.5mmol)溶于DMF(10mL)，逐滴滴入上述制得的Vilsmeier试剂中，70oC下搅拌8h，随后加入水(100mL)，搅拌1h。CH2Cl2(3×80mL)萃取，水洗，无水硫酸钠干燥。旋干溶剂后，柱分离(CH2Cl2:PE=9:1)得黄色固体(2.1g，收率67%)。m.p.:207-211ºC;1HNMR(400MHz,CDCl3,δ):9.92(s,1H,CHO),8.05(s,1H,Ar-H),7.82(d,J=4.0Hz,1H,Ar-H),7.76(d,J=4.1Hz,1H,Ar-H),7.41-7.36(m,5H,Ar-H),7.25-7.19(m,6H,Ar-H),6.92(dd,J=8.7,2.2Hz,1H,Ar-H),6.83(d,J=2.2Hz,1H,Ar-H);HREIMSm/z424.1003[M+H]+,cacldC26H17NO3Sfor:423.0929化合物I的合成化合物IVa(0.987g,2.3mmol)和氰基乙酸V(0.978g,11.5mmol)溶于THF(20mL)中，加入哌啶(20mg,0.23mmol)，N2保护下回流12h后，旋干溶剂，柱分离(VHAc:VMeOH:VCH2Cl2=2:8:400)得紫色固体(971mg，收率85%)。m.p.:284-289ºC;1HNMR(500MHz,DMSO,δ):8.76(s,1H,CH=CCN),8.44(s,1H,Ar-H),7.99(d,J=4.3Hz,1H,Ar-H),7.94(d,J=4.2Hz,1H,Ar-H),7.64(d,J=8.9Hz,1H,Ar-H),7.47(t,J=7.8Hz,4H,Ar-H),7.31-7.26(m,6H,Ar-H),6.82(dd,J=8.8,2.2Hz,1H,A本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种结构如式（I）、式（II）和式（III）所示的三芳胺香豆素类化合物。
【技术特征摘要】
1.一种结构如式II和式III所示的三芳胺香豆素类化合物，。2.制备权利要求1所述的香豆素类化合物的方法，其包括如下步骤：将式IVb~IVc化合物与式V与有机溶剂混合，在碱性化合物的作用下，加热回流搅拌反应1~10h，反应完全后，旋干溶剂，残余物用洗脱剂溶剂进行硅胶柱层析，获得式II和式III所示的三芳胺香豆素类化合物；所述碱性化合物为哌啶、吡啶、三乙胺或者二甲胺中的一种或多...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩亮，钟昌健，叶青，李郁锦，高建荣，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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