三种以苯并二噻吩衍生物为配体的均聚配合物及其制备方法与用途技术

本发明专利技术涉及式1所示的三种新的以苯并二噻吩衍生物为配体的均聚配合物BDTT

【技术实现步骤摘要】
三种以苯并二噻吩衍生物为配体的均聚配合物及其制备方法与用途


[0001]本专利技术涉及三种以苯并二噻吩衍生物为配体的均聚配合物及其制备方法与用作染料敏化太阳能电池中染料敏化剂的用途，属于新材料中的光电材料领域。

技术介绍

[0002]染料敏化太阳能电池(DSSCs)与传统硅基太阳能电池相比，有着制造工艺简单、结构灵活、成本低及转换效率不断提高的优点，因而成为光伏领域研究和开发的热点，其中染料敏化剂是染料敏化太阳能电池的核心组成部分，经过不断研究，染料敏化剂的结构不断改进，最早的染料敏化剂是供体
‑
受体(D
‑
A)结构，后来在D
‑
A结构中引入π桥，形成D
‑
π
‑
A结构，然而基于D
‑
A和D
‑
π
‑
A结构的染料敏化太阳能电池(DSSCs)的光电转换效率并不理想，随后提出了D
‑
A
’‑
π
‑
A 结构的概念，在π桥和给体之间引入了一个辅助电子受体A
’
，增强了推拉电子能力和电子的传输，明显提高了光电转换效率和热稳定性；常用有机化合物苯并噻二唑、苯并三唑、喹喔啉、邻苯二甲酰亚胺及二酮
‑
吡咯并吡咯等为辅助受体A
’
，但其存在拉电子能力受限，共轭平面结构性不够等问题，本专利技术用金属配合物作辅助电子受体A
’
，可通过改变中心金属与配体形成的配位键类型和强度来调节的辅助电子受体A
’
的吸电子能力，分子内形成的配位键能增大分子内电子的传输能力和调节染料的能级水平，从而改善光伏性能；本专利技术合成了三种D
‑
A
’‑
π
‑
A型以苯并二噻吩衍生物为配体的均聚配合物 BDTT
‑
VET
‑
Zn、BDTT
‑
VET
‑
Cu、BDTT
‑
VET
‑
Ni，测试应用表明三种聚合配合物染料敏化剂具有较好的吸光性能与光伏性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的为提供和制备三种新型的D
‑
A
’‑
π
‑
A型聚合配合物 BDTT
‑
VET
‑
Zn、BDTT
‑
VET
‑
Cu、BDTT
‑
VET
‑
Ni，以用作染料敏化太阳能电池中的光电染料敏化剂，以苯并二噻吩衍生物BDTT为电子给体D，以4,5
‑
二乙氧基
‑
2,7
‑
二乙烯基苯并[2,1
‑
b：3,4
‑
b']二噻吩与金属配位形成的配合物为辅助受体A
’
，以2
‑
氰基
‑3‑
(8
‑
羟基喹啉
‑5‑
基) 丙烯酸作为电子受体、π桥和锚定基团，通过Heck偶联反应将电子给体D和电子吸体部分(
‑
A
’‑
π
‑
A)聚合而形成上述三种金属配合物染料敏化剂，该配合物具有良好的光电转换效率和热稳定性,基于上述三种以苯并二噻吩衍生物为配体的均聚配合物染料敏化剂的电池光伏性能效率分别达到了10.68％、8.59％、7.10％，其结构通式如下：
[0004][0005]三种以苯并二噻吩衍生物为配体的均聚配合物的制备方法：
[0006](1)1,2
‑
二噻吩
‑
1,2
‑
二酮的制备：
[0007]将噻吩
‑3‑
甲醛与K2CO3按摩尔比为1.0∶1.0～1.0∶2.0加入至单口烧瓶中，再加入DMSO和3
‑
苄基
‑5‑
(2
‑
羟乙基)
‑4‑
甲基噻唑鎓溴化物，在二氧化碳的气氛中升温至60℃反应30～40h，冷却后倒入水中，用乙醚萃取三次后加入无水硫酸镁干燥，过滤旋干得到淡黄色液体，所得粗产物用体积比为1∶10～1∶20的乙酸乙酯与石油醚的混合溶液做洗脱剂进行过柱分离，得到金黄色固体1,2
‑
二噻吩
‑
1,2
‑
二酮；
[0008](2)苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮的制备：
[0009]将二氯甲烷和1,2
‑
二噻吩
‑
1,2
‑
二酮加入至单口烧瓶中并搅拌溶解，然后缓慢加入FeCl3，在45℃下反应20～28h，反应完成后静置 1～2h，加入去离子水，并用二氯甲烷萃取三次，收集有机相并用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干得到黑色絮状固体，所得粗产物用体积比为1∶10～1∶14的乙酸乙酯与石油醚的混合溶液做洗脱剂进行过柱分离，得到黑色针状固体苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮；
[0010](3)2,7
‑
二溴苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮的制备：
[0011]将苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮和NBS按摩尔比为1.0∶1. 5～1.0∶2.5加入至单口烧瓶中，再加入DMF，升温至70℃反应20 ～28h，反应完成后冷却至室温，倒入水中静置30～60min，抽滤后干燥，得到淡蓝色固体2,7
‑
二溴苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮；
[0012](4)2,7
‑
二乙烯基苯并[2,1
‑
b：3,4
‑
b']二噻吩的制备：
[0013]在单口烧瓶中加入摩尔比为1.0∶1.5～1.0∶3.0的2,7
‑
二溴苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮和乙烯基三氟硼酸钾，再加入碳酸铯、 2
‑
二环己基磷
‑
2',6'
‑
二异丙氧基
‑
1,1'
‑
联苯、氯化钯，然后缓慢滴加四氢呋喃溶液，在氮气的保护下升温至85℃反应20～28h，反应完成后冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三种新的D
‑
A
’‑
π
‑
A型以苯并二噻吩衍生物为配体的均聚配合物BDTT
‑
VET
‑
Zn、BDTT
‑
VET
‑
Cu、BDTT
‑
VET
‑
Ni，其结构式如下：如上述的三种D
‑
A
’‑
π
‑
A型以苯并二噻吩衍生物为配体的均聚配合物BDTT
‑
VET
‑
Zn、BDTT
‑
VET
‑
Cu、BDTT
‑
VET
‑
Ni的制备方法：(1)1,2
‑
二噻吩
‑
1,2
‑
二酮的制备：将噻吩
‑3‑
甲醛与K2CO3按摩尔比为1.0∶1.0～1.0∶2.0加入至单口烧瓶中，再加入DMSO和3
‑
苄基
‑5‑
(2
‑
羟乙基)
‑4‑
甲基噻唑鎓溴化物，在二氧化碳的气氛中升温至60℃反应30～40h，冷却后倒入水中，用乙醚萃取三次后加入无水硫酸镁干燥，过滤旋干得到淡黄色液体，所得粗产物用体积比为1∶10～1∶20的乙酸乙酯与石油醚的混合溶液做洗脱剂进行过柱分离，得到金黄色固体1,2
‑
二噻吩
‑
1,2
‑
二酮；(2)苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮的制备：将二氯甲烷和1,2
‑
二噻吩
‑
1,2
‑
二酮加入至单口烧瓶中并搅拌溶解，然后缓慢加入FeCl3，在45℃下反应20～28h，反应完成后静置1～2h，加入去离子水，并用二氯甲烷萃取三次，收集有机相并用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干得到黑色絮状固体，所得粗产物用体积比为1∶10～1∶14的乙酸乙酯与石油醚的混合溶液做洗脱剂进行过柱分离，得到黑色针状固体苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮；(3)2,7
‑
二溴苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮的制备：将苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮和NBS按摩尔比为1.0∶1.5～1.0∶2.5加入至单口烧瓶中，再加入DMF，升温至70℃反应20～28h，反应完成后冷却至室温，倒入水中静置30～60min，抽滤后干燥，得到淡蓝色固体2,7
‑
二溴苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻吩
‑
4,5
‑
二酮；(4)2,7
‑
二乙烯基苯并[2,1
‑
b：3,4
‑
b']二噻吩的制备：在单口烧瓶中加入摩尔比为1.0∶1.5～1.0∶3.0的2,7
‑
二溴苯并[1,2
‑
b：6,5
‑
b']二噻
吩
‑
4,5
‑
二酮和乙烯基三氟硼酸钾，再加入碳酸铯、2
‑
二环己基磷
‑
2',6'
‑
二异丙氧基
‑
1,1'
‑
联苯、氯化钯，然后缓慢滴加四氢呋喃溶液，在氮气的保护下升温至85℃反应20～28h，反应完成后冷却至室温，减压蒸馏除去多余溶剂，倒入水中并用乙酸乙酯萃取三次，收集有机相并用无水硫酸镁干燥，过滤后旋干，所得粗产物用体积比为1∶10～1∶14的乙酸乙酯与石油醚的混合溶液做洗脱剂进行过柱分离，得到黑色固体2,7
‑
二乙烯基苯并[2,1
‑
b：3,4
‑
b']二噻吩；(5)4,5
‑
二乙氧基
‑
2,7
‑
二乙烯基苯并[2,1
‑
b：3,4
‑
b']二噻吩的制备：将2,7
‑
二乙烯基苯并[2,1
‑
b：3,4
‑
b']二噻吩和正溴乙烷按摩尔比为1.0∶0.8～1.0∶1.2加入至三口烧瓶中，再加入四丁基溴化铵、保险粉和四氢呋喃溶液，在氮气的保护下通过恒压滴液漏斗缓慢滴加KOH溶液，滴加完成后升温至80℃反应40～56h，反应完成后冷却至室温，用乙酸乙酯萃取三次，收集有机相并用无水硫酸镁干燥，过滤旋干后得到淡黄色液体粗产物，所得粗产物用体积比为1∶35～1∶45的乙酸乙酯与石油醚的混合溶液做洗脱剂进行过柱分离，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟超凡，马银峰，章厚鹏，田勇，刘惠敏，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：