專利名稱：一種三苯胺基有機(jī)染料及其合成方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)染料，具體地說(shuō)是一種三苯胺基有機(jī)染料及其合成方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
染料敏化太陽(yáng)電池是一種嶄新的太陽(yáng)能電池，其具有類似三明治的結(jié)構(gòu)，包括工作電極和對(duì)電極，在生產(chǎn)制造過(guò)程中，將納米二氧化鈦燒結(jié)在導(dǎo)電玻璃上，再將光敏染料鑲嵌在多孔納米二氧化鈦表面形成工作電極，工作電極和對(duì)電極(通常為擔(dān)載了催化量鉬或者碳的導(dǎo)電玻璃)之間是含有氧化還原物質(zhì)對(duì)的液體電解質(zhì)，它浸入納米二氧化鈦的孔穴與光敏染料接觸。工作時(shí)，在入射光的照射下，鑲嵌在納米二氧化鈦表面的光敏染料吸收光子，躍遷到激發(fā)態(tài)，然后向二氧化鈦的導(dǎo)帶注入電子，染料成為氧化態(tài)的正離子，電子通過(guò)外電路形成電流到對(duì)電極，染料正離子接受電解質(zhì)溶液中還原劑的電子，還原為最初染料，而電解質(zhì)中的氧化劑擴(kuò)散到對(duì)電極得到電子而使還原劑得到再生，形成一個(gè)完整的循環(huán)，在整個(gè)過(guò)程中，表觀上化學(xué)物質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化，而光能轉(zhuǎn)化成了電能。目前的染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSCs)工藝中，公認(rèn)性能最好的光敏染料是釕聯(lián)吡 啶類的金屬配合物染料，但是，由于該類型的染料含有貴金屬且制備和提純都比較困難，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。有機(jī)染料具有摩爾消光系數(shù)高，合成和提純比較簡(jiǎn)單，制作成本相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)，且可以獨(dú)立改變分子各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)，這有利于探究染料結(jié)構(gòu)與光電轉(zhuǎn)換性能的依賴關(guān)系。因此，純有機(jī)染料在DSSCs中的應(yīng)用也引起了越來(lái)越多的關(guān)注。其中三苯胺及其衍生物具有良好的空穴傳輸能力，并可作為電子給體材料，所以具有良好的光電轉(zhuǎn)換性能，被廣泛應(yīng)用在有機(jī)光電材料領(lǐng)域，然而現(xiàn)有技術(shù)中非金屬有機(jī)光敏化染料在穩(wěn)定性、效率方面存在不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，提出一種生產(chǎn)成本低、穩(wěn)定性好，能夠有效增強(qiáng)染料分子的光捕獲能力，提高可見(jiàn)光利用效率的三苯胺基染料及其合成方法和應(yīng)用。本發(fā)明可以通過(guò)以下措施達(dá)到
一種三苯胺基有機(jī)染料，其特征在于具有如下式所示結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種三苯胺基有機(jī)染料，其特征在于具有如下式所示結(jié)構(gòu)
2.一種如權(quán)利要求I所述的三苯胺基染料的合成方法，其特征在于包括如下步驟 步驟I :合成N，N- 二苯胺基-4-苯乙烯，具體為將叔丁醇鉀和甲基三苯基碘化磷加入反應(yīng)器中，在真空條件下干燥，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加入溶有4-二苯胺基苯甲醛的四氫呋喃，攪拌后，室溫下反應(yīng)4h，反應(yīng)完畢后用水-二氯甲烷萃取反應(yīng)產(chǎn)物，得有機(jī)相，旋蒸后進(jìn)行柱層析，洗脫劑為正己烷，所得固體用二氯甲烷-甲醇重結(jié)晶得白色晶體， 步驟2:合成4-(4-二苯基苯乙烯)-2-甲氧基苯甲醛，具體為將步驟I中所得的產(chǎn)物，與4-溴-2-甲氧基苯甲醛，碳酸鈉，2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚以及Pd催化劑加入反應(yīng)器中，在真空條件下干燥，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入DMAC，回流反應(yīng)6h，反應(yīng)完畢后用水-二氯甲烷萃取反應(yīng)產(chǎn)物，得有機(jī)相，旋蒸后進(jìn)行柱層析，正己烷-二氯甲烷為洗脫劑，采用重結(jié)晶法進(jìn)一步純化得到橙色晶體， 步驟3 合成2-氰基-3-(4-(4- 二苯基苯乙烯)-2_甲氧基苯基)-丙烯酸,具體為將步驟2中所得的產(chǎn)物與氰基乙酸，醋酸銨加入到反應(yīng)器中，在真空條件下干燥，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加入甲苯，回流8h后冷卻，溶液中析出紅色物質(zhì)，過(guò)濾，依次用正己烷、正己烷-乙醚混合溶劑(5:1)洗滌沉淀，得到紅色固體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三苯胺基染料的合成方法，其特征在于步驟I中所述N, N- 二苯胺基-4-苯乙烯的合成中化學(xué)反應(yīng)方程式如下
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三苯胺基染料的合成方法，其特征在于步驟2中所述4-(4-二苯基苯乙烯)-2-甲氧基苯甲醛的合成反應(yīng)方程式如下
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三苯胺基染料的合成方法，其特征在于步驟3中所述2-氰基-3-(4-(4-二苯基苯乙烯)-2-甲氧基苯基)_丙烯酸的合成的反應(yīng)方程式如下
6.一種如權(quán)利要求I所述的三苯胺基有機(jī)染料的應(yīng)用，其特征在于用作液體染料敏化太陽(yáng)能電池的敏化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三苯胺基有機(jī)染料的應(yīng)用，其特征在于包括以下步驟 步驟(I):制作光電極，具體為先將導(dǎo)電玻璃切割成I. 8cmX I. 5cm的長(zhǎng)方形，依次用去離子水、乙醇、異丙醇、丙酮、去離子水超聲清洗，烘干后備用，然后采用絲網(wǎng)印刷的方法將二氧化鈦漿料涂敷在導(dǎo)電玻璃上，重復(fù)印刷6次得到厚度約為12 μ m的二氧化鈦膜，將制備好的二氧化鈦膜置于管式爐中500°C燒結(jié)60min,然后將其浸于40mM TiClyK溶液中，升溫至70 °C處理30min，處理結(jié)束后取出1102膜用去離子水沖洗干凈，再次置于管式爐中500°C燒結(jié)60min，當(dāng)冷卻溫度降至70°C時(shí)，將二氧化鈦膜浸泡在濃度為2 X 10_4mol/L的三苯胺染料乙醇溶液中，24h后取出，并用無(wú)水乙醇沖洗，晾干， 步驟(2):制備對(duì)電極，具體為采用絲網(wǎng)印刷法將氯鉬酸溶液涂敷在導(dǎo)電玻璃表面，放入管式爐中500°C燒結(jié)30min，冷卻備用， 步驟(3):電池的組裝，具體為在光電極的二氧化鈦膜上滴2-3滴電解液，將鉬電極朝下與光電極組裝，兩片電極的玻璃板微微錯(cuò)開(kāi)，以便測(cè)試，用力壓緊后用夾子把兩片電極夾住。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三苯胺有機(jī)染料用作液態(tài)敏化太陽(yáng)能電池敏化劑的方法，其特征在于步驟(I)中所述制作光電極，采用絲網(wǎng)印刷的方法將二氧化鈦漿料涂敷在導(dǎo)電玻璃上時(shí)，每次印刷的二氧化鈦膜需要在室溫下靜置5min后，再放在烘箱中于120°C烘烤6min，以便進(jìn)行下次印刷。
9.一種液體染料敏化太陽(yáng)能電池,包括光電極、電解液和對(duì)電極，其特征在于米用如權(quán)利要求8所述的方法制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機(jī)染料，具體地說(shuō)是一種三苯胺基有機(jī)染料及其合成方法和應(yīng)用，其中供電子部分為三苯胺基團(tuán)，吸電子部分為氰基丙烯酸基團(tuán)，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述染料分子中的羧基(-COOH)是優(yōu)先選擇的吸附官能團(tuán)，它可能保證染料分子化學(xué)吸附到兩性TiO2表面，使染料分子的最低空軌道(LUMO)與TiO2的3d軌道發(fā)生電子云的重疊，同時(shí)三苯胺基團(tuán)及其衍生物具有很強(qiáng)的給電子能力，而且其中的三個(gè)苯環(huán)具有非共平面結(jié)構(gòu)，可以防止分子之間堆積，減少染料的聚集，染料分子的D-π-A結(jié)構(gòu)具有較大的共軛體系，使染料的吸收光譜紅移和寬化，有效增強(qiáng)了染料分子的光捕獲能力，提高了可見(jiàn)光的利用效率。
文檔編號(hào)C09B23/14GK102924958SQ201210457849
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者劉榮剛, 柏銘, 蔣庭玉, 劉愛(ài)云, 馬慶林 申請(qǐng)人:黑龍江中天恒基房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司