本文關(guān)鍵詞：三苯胺類染料敏化劑的設(shè)計(jì)與合成

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【摘要】：太陽能的開發(fā)為解決世界能源問題提供了新途徑,而降低光伏電池的成本是高效開發(fā)太陽能的有力措施。染料敏化太陽能電池(DSSCs)能很好的達(dá)到這一要求,但目前的染料敏化太陽能電池的效率還需要進(jìn)一步提高。本文以提高太陽能電池染料敏化劑的光電轉(zhuǎn)化率為目的設(shè)計(jì)合成了兩個(gè)系列的三苯胺類有機(jī)染料敏化劑,研究了其光、電等物理、化學(xué)性質(zhì)。第一章介紹了釕染料、酞菁、卟啉等染料參與的共敏化太陽能電池的研究進(jìn)展。介紹了染料敏化太陽能電池和共敏化太陽能電池的電流產(chǎn)生機(jī)理及影響電池效率的因素;總結(jié)了已有的染料敏化劑的設(shè)計(jì)思路。第二章詳細(xì)介紹了有機(jī)染料敏化劑的設(shè)計(jì)思路�；陔姵亟M件的能級(jí)分布,提出了擬合成的作為有機(jī)染料敏化劑的化合物應(yīng)達(dá)到的HOMO、LUMO能級(jí)和和能帶范圍。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了幾個(gè)系列有機(jī)化合物,利用密度泛函理論(DFT)中的B3LYP方法,在6-31G(d)基組水平上對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了量子化學(xué)計(jì)算,計(jì)算是在Guassian 09程序包上完成。對(duì)所計(jì)算的HOMO能級(jí)和LUMO能級(jí)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。第三章對(duì)第二章設(shè)計(jì)的化合物進(jìn)行了合成,得到了一系列基于三苯胺骨架的新型星射狀有機(jī)染料并對(duì)其構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了討論。結(jié)果表明:連接了兩個(gè)二苯胺的三苯胺類衍生物具有很好的光化學(xué)性質(zhì),但其HOMO/LUMO能級(jí)不符合有機(jī)染料的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而只連接了一個(gè)二苯胺基團(tuán)的三苯胺類衍生物盡管具有非平面結(jié)構(gòu)和合適的HOMO/LUMO能級(jí),但它們的低熔點(diǎn)和較差的熒光性質(zhì)使其不具有應(yīng)用到染料敏化太陽能電池中的潛力。要想將其開發(fā)為性能優(yōu)良的新型有機(jī)染料敏化劑,還要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和修飾。第四章將芳亞甲基丙二腈、芳亞甲基氰基乙酸、1-吲哚或異氟爾酮等吸電子基引入供電子的三苯胺骨架,得到了新型的星射狀D-D-π-A型三苯胺類染料,并對(duì)其光化學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了討論。結(jié)果表明:吸電子基的引入使得電子流動(dòng)更具有方向性、更順暢,使得產(chǎn)物比簡(jiǎn)單的D-π-A結(jié)構(gòu)具有更好的光電性能,紫外吸收光譜發(fā)生了紅移,摩爾吸光系數(shù)更高,熱穩(wěn)定性更好,可望開發(fā)為性能優(yōu)良的太陽能電池染料敏化劑。第五章將產(chǎn)物制作成器件,組裝了太陽能電池,并對(duì)其中一些染料進(jìn)行了性能測(cè)試。結(jié)果表明:三個(gè)化合物具有很好的光電轉(zhuǎn)化率。說明這種基于設(shè)計(jì)和計(jì)算指導(dǎo)下的染料分子的合成目的性和可操作性較強(qiáng),結(jié)果令人滿意。第六章,我們對(duì)文章進(jìn)行了總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】：三苯胺類化合物 染料敏化劑 設(shè)計(jì) 合成
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-19
• 1 緒論19-35
• 1.1 共敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理19-33
• 1.2 課題的提出33-35
• 2 基于DFT理論計(jì)算的染料分子設(shè)計(jì)35-45
• 2.1 高斯軟件介紹35
• 2.2 三苯胺類有機(jī)染料的優(yōu)勢(shì)35-36
• 2.3 三苯胺類有機(jī)染料的設(shè)計(jì)思路36-45
• 3 二苯胺偶聯(lián)三苯胺D-D-π-A型染料的合成與表征45-59
• 3.1 引言45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器45-46
• 3.3 目標(biāo)化合物及合成路線46-47
• 3.4 化合物的合成與表征47-52
• 3.5 結(jié)果與討論52-59
• 4 吲哚偶聯(lián)三苯胺D-D-π-A型染料的合成與表征59-77
• 4.1 引言59
• 4.2 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器59-60
• 4.3 目標(biāo)化合物及合成路線60-61
• 4.4 化合物的合成與表征61-68
• 4.5 結(jié)果討論68-77
• 5 器件制作及其光電轉(zhuǎn)化率77-81
• 5.1 電池性能的測(cè)試77-79
• 5.2 共敏化電池性能的測(cè)試79-81
• 6 結(jié)論81-83
• 參考文獻(xiàn)83-95
• 附圖95-111
• 作者簡(jiǎn)歷111-113
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集113

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 喬大勇,孫磊,苑偉政;純有機(jī)染料共敏化納米晶太陽能電池的性能研究[J];感光科學(xué)與光化學(xué);2005年05期

2 ;Photocatalytic degradation of rhodamine B by dye-sensitized TiO_2 under visible-light irradiation[J];Science China(Chemistry);2011年01期

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本文編號(hào)：974277