一类用于染料敏化太阳能电池的吲哚啉基卟啉类近红外染料及其制备制造技术

本发明专利技术涉及一类吲哚啉基卟啉类近红外染料的结构及其在染料敏化太阳能电池方面的应用。本发明专利技术所述化合物是一类结构新颖的高效染料，紫外-可见吸收光谱宽，摩尔消光系数较大，可用于制备染料敏化太阳能电池，光电转化效率超过10%。

【技术实现步骤摘要】
一类用于染料敏化太阳能电池的吲哚啉基卟啉类近红外染料及其制备
本专利技术涉及一类5-吲哚啉衍生物炔基-10,20-双取代苯基-15-(4-羧基苯乙炔衍生物基)锌(II)卟啉类染料的制备及其在染料敏化太阳能电池方面的应用。
技术介绍
化石燃料带来的能源危机和环境污染已成为当今人类面临的最严重、最亟待解决的问题之一，迫切需要寻求可再生和环境友好的替代能源。取之不竭、无污染的太阳能逐渐进入人类的视野，由此而产生的太阳能电池研究领域正蓬勃开展起来。相对于传统硅基太阳能电池，具有成本低廉、制备工艺简单、能量转换效率高及染料敏化剂结构易于设计和调节等优点的染料敏化太阳能电池(DSSCs)近年来吸引了全世界的越来越多的目光[参见：a)H.Imahori,T.Umeyama,S.Ito,Acc.Chem.Res.2009,42,1809–1818；b)Y.Ooyama,Y.Harima,Eur.J.Org.Chem.2009,2903–2934；c)A.Hagfeldt,G.Boschloo,L.C.Sun,L.Kloo,H.Pettersson,Chem.Rev.2010,110,6595–6663；d)N.J.Clifford,M.F.Eugenia,V.Aurélien,P.Emilo,Chem.Soc.Rev.2011,40,1635-1646；e)L.Giribabu,R.K.Kanaparthi,V.Velkannan,TheChemicalRecord2012,12,306–328.]。染料敏化剂是染料敏化太阳能电池的核心部分，染料的性能直接影响染DSSCs的光电转换效率。应用于DSSCs领域的染料敏化剂主要有三类：锌卟啉、吡啶钌配合物和纯有机小分子染料。其中，卟啉类化合物来源丰富，化学修饰和提纯相对易于实现，在整个太阳光谱范围内有高强度的吸收，光、热和化学稳定性高，生物和环境友好，将卟啉作为π电子桥，构成的供体-卟啉-受体型卟啉屡屡获得光电转化效率高于10％的高效染料敏化太阳能电池，最高达到13.6％。[参见：a)M.V.Martínez-Díaz,G.d.l.Torre,T.Torres,Chem.Commun.2010,46,7090–7108；b)M.Urbani,M.M.K.Nazeeruddin,T.Torres,Chem.Rev.2014,114,12330–12396；c)L.-L.Li,E.W.-G.Diau,Chem.Soc.Rev.2013,42,291–304；d)S.Mathew,A.Yella,P.Gao,R.Humphry-Baker,B.F.E.Curchod,N.Ashari-Astani,I.Tavernelli,U.Rothlisberger,M.K.Nazeeruddin,M.Nat.Chem.2014,6,242–247]。在供体-卟啉-受体型卟啉的供体和卟啉部分之间插入炔烃可以扩大共轭范围、拓宽吸收谱带[参见：a)Y.Wang,B.Chen,W.Wu,X.Li,W.Zhu,H.Tian,Y.Xie,Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,10779–10783；b)Y.-C.Chang,C.-L.Wang,T.-Y.Pan,S.-H.Hong,C.-M.Lan,H.-H.Kuo,C.-F.Lo,H.-Y.Hsu,C.-Y.Lin,E.W.-G.Diau,Chem.Commun.2011,47,8910–8912；c)X.Sun,Y.Wang,X.Li,H.W.Zhu,H.Tian,Y.Xie,Chem.Commun.2014,50,15609–15612；c)C.-LiWang,J.-Y.Hu,C.-H.Wu,H.-H.Kuo,Y.-C.Chang,Z.-J.Lan,H.-P.Wu,E.W.-G.Diau,C.-Y.Lin,EnergyEnviron.Sci.2014,7,1392–1396；d)J.Luo,M.Xu,R.Li,K.-W.Huang,C.Jiang,Q.Qi,W.Zeng,J.Zhang,C.Chi,P.Wang,J.Wu,J.Am.Chem.Soc.2014,136,265-272；e)J.-W.Shiu,Y.-C.Chang,C.-Y.Chan,H.-P.Wu,H.-Y.Hsu,C.-L.Wang,C.-Y.Lin,E.W.-G.Diau,J.Mater.Chem.A2015,3,1417–1420.]。吲哚啉衍生物供电性强，具有非平面的空间结构，被用于一些敏化剂，显示出较高的光电转化效率[参见：a)J.Yang,P.Ganesan,J.Teuscher,T.Moehl,Y.J.Kim,C.Yi,P.Comte,K.Pei,T.W.Holcombe,M.K.Nazeeruddin,J.Hua,S.K.Zakeeruddin,H.Tian,M.J.Am.Chem.Soc.2014,136,5722–5730；b)T.Horiuchi,H.Miura,S.Uchida,Chem.Commun.2003,3036–3037；c)S.Ito,H.Miura,S.Uchida,M.Takata,K.Sumioka,P.Liska,P.Comte,P.Péchy,M.Chem.Commun.2008,5194–5196；d)K.Pei,Y.Z.Wu,Q.Zhang,B.Chen,H.Tian,W.H.Zhu,Chem.-Eur.J.2012,18,8190–8200；e)Y.Z.Wu,M.Marszalek,S.M.Zakeeruddin，Q.Zhang，H.Tian，M.W.H.Zhu，EnergyEnviron.Sci.2012,5,8261–8272；f)B.Liu,B.Wang,R.Wang,L.Gao,S.Huo,Q.Liu,X.Li,W.Zhu,J.Mater.Chem.A2014,2,804–812.]。然而到目前为止，将吲哚啉衍生物作为供体片段通过炔烃与卟啉分子相连，制备的供体-卟啉-受体型卟啉类染料敏化太阳能电池染料尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一类5-吲哚啉衍生物炔基-10,20-双取代苯基-15-(4-羧基苯乙炔衍生物基)锌(II)卟啉染料，并将其应用于制备高转化率的染料敏化太阳能电池，其结构通式如下：其中R1为氢、氟、氯、溴、碘、烷基、取代苄基、烷氧基、醚链、烷硫基、硫醚链、取代氨基、羰基、硝基、醛基、酯基、酰胺基、氰基、取代芳基或取代杂芳基中的一种或几种。R2为氢、烷基、取代苄基、醚链、硫醚链、羰基、取代芳基或取代杂芳基中的一种。R3为氢、氟、氯、溴、烷基、取代苄基、烷氧基、醚链、烷硫基、硫醚链、取代氨基、羰基、硝基、醛基、酯基、酰胺基、氰基、取代芳基或取代杂芳基中的一种或几种。R4为氢、氟、氯、溴、碘、烷基、取代苄基、烷氧基、醚链、烷硫基、硫醚链、取代氨基、羰基、硝基、醛基、酯基、酰胺基、氰基、取代芳基或取代杂芳基中的一种或几种。其中取代苄基、烷氧基、醚链、烷硫基、硫醚链、取代氨基、羰基、酯基、酰胺基、取代芳基或取代杂芳基中的碳链为碳个数为0～40的直链、支链或环烷烃中的一种或几种。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类5‑吲哚啉衍生物炔基‑10,20‑双取代苯基‑15‑(4‑羧基苯乙炔衍生物基)锌(II)卟啉类染料,其结构通式如下：R1为氢、氟、氯、溴、碘、烷基、取代苄基、烷氧基、醚链、烷硫基、硫醚链、取代氨基、羰基、硝基、醛基、酯基、酰胺基、氰基、取代芳基或取代杂芳基中的一种或几种，R2为氢、烷基、取代苄基、醚链、硫醚链、羰基、取代芳基或取代杂芳基中的一种，R3为氢、氟、氯、溴、烷基、取代苄基、烷氧基、醚链、烷硫基、硫醚链、取代氨基、羰基、硝基、醛基、酯基、酰胺基、氰基、取代芳基或取代杂芳基中的一种或几种，R4为氢、氟、氯、溴、碘、烷基、取代苄基、烷氧基、醚链、烷硫基、硫醚链、取代氨基、羰基、硝基、醛基、酯基、酰胺基、氰基、取代芳基或取代杂芳基中的一种或几种，其中取代苄基、烷氧基、醚链、烷硫基、硫醚链、取代氨基、羰基、酯基、酰胺基、取代芳基或取代杂芳基中的碳链为碳个数为0~40的直链、支链或环烷烃中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种吲哚啉基卟啉类近...

【专利技术属性】
技术研发人员：游劲松，万丹阳，吴迪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51