一类不对称卟啉太阳能电池染料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一类用于染料敏化太阳能电池的以卟啉为核心的不对称D-π-A型染料以及中间材料，及其合成制备方法及应用。该染料分子结构通过在卟啉盘核外围不对称取代不同碳链长度烷烃和烷氧基的给体、带三键的受体，以及合适的核心金属离子，增强其吸电子与给电子能力，进而提升染料敏化太阳能电池的光电转换效率。本发明专利技术的优势在于材料易于制备且分离提纯简单，适宜大规模工业生产；所制备的染料通过测试表征，体现出良好的光电转换性能；同时，可通过对侧链长度的以及中心配位金属离子的控制，使该类酞菁染料敏化能级又有一定可控性，在能源开发利用方面具有很大的应用前景，可用于染料敏化太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一类以卟啉为核心的D- -A型不对称盘状染料及其制备方法。所制备的染料具有良好地光电转换性能，属于光电材料和新材料领域。
技术介绍
染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池，其主要优势是原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。近些年，纯有机染料的研究得到了迅速发展，电池转换效率也得到了提高。开发成本低、能级匹配、性能稳定、光谱吸收与太阳光匹配的染料敏化剂是当前的发展趋势；但光电转换效率、大面积化、电池的长期稳定性是染料敏化太阳能电池面临的主要技术问题。卟啉是具有18电子体系的共轭大环化合物，其分子配位性能突出，周期表上几乎所有的金属原子都能和中心的氮原子配位形成金属卟啉配合物。在卟啉分子周围，有两类取代位置，可以通过化学方法引入不同的取代基。卟啉化合物具有良好的光、热和化学稳定性，在可见光区有很强的特征电子吸收光谱。近年来，利用卟啉及其配合物独特的电子结构和光电性能，设计合成光电功能材料和器件已成为国际上十分活跃的研究领域。光合作用中，卟啉衍生物叶绿素是光能转换的反应中心。能够将太阳能转化成化学能，关键是叶绿素分子受光激发产生的电荷分离态寿命可长达ls，这是电荷有效输出的重要前提。实验表明，太阳能电池中，不论电子注入TiO2的效率还是速度，叶啉的表现都不逊于多吡啶钌类化合物。导带电子和卟啉激发态的复合速率约几个微秒，这段时间足够电解质中的电子回传到卟 啉基态上，完成染料的还原。这些结果表明，叶啉有望成为良好的太阳能电池光敏染料。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一类金属卟啉类D- π -A型不对称盘状染料材料及其制备方法。通过偶联反应在卟啉类盘状分子中引入含有不同烷基或烷氧基的给体，以及含有苯甲酸的受体，形成D- 31 -A结构的卟啉类染料化合物，产物具有较高的溶解性，易于加工。同时，该芘类染料具有一定的光电转换效率，可应用于染料敏化太阳能电池。本专利技术的技术方案是一类不对称卟啉太阳能电池染料，该化合物通过偶联反应在卟啉类盘状分子中引入含有不同烷基或烷氧基的给体，以及含有苯甲酸的受体，形成D-π-A结构的卟啉类染料化合物，其通式(I)所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类不对称卟啉太阳能电池染料，其特征在于，该化合物通过偶联反应在卟啉类盘状分子中引入含有不同烷基或烷氧基的给体，以及含有苯甲酸的受体，形成D?π?A结构的卟啉类染料化合物，其通式(1)所示。其中，R1选自烷基或烷氧基苯类，其结构式为R2为：烷基类或烷氧基类，其结构式为：?CnH2n+1、?O?CnH2n+1，n=1?20整数；M的结构可能为：M为Cu、Co、Ni、Zn、Mg、Fe或2H。FDA00002699971200011.jpg,FDA00002699971200012.jpg

【技术特征摘要】
1. 一类不对称卟啉太阳能电池染料，其特征在于，该化合物通过偶联反应在卟啉类盘 状分子中引入含有不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洲，梁蓬霞，王冬，弥永胜，金赟，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：