芳香基锌酞菁的合成及性能研究

【摘要】酞菁金属配合物是适用范围广的新型材料，具备优良的特性。作为多功能材料而被大家所关注，它在染料敏化太阳能电池(DSSC)、电化学、光化学以及医学等科研范围内均有非常广阔的应用前景。有些已被应用在染料敏化太阳能电池(DSSC)中，对称性酞菁配合物是酞菁配合物的主要合成对象。但对称酞菁在有机溶剂中的溶解度偏低，容易发生团聚现象。通过改变酞菁环外围的取代基团，可得到溶解性较强，光谱吸收范围广的不对称酞菁。本论文利用液相合成法引入苯氧基、萘氧基、喹啉基等不同的芳香取代基团，合成了四种不对称芳香基锌酞菁敏化染料，增大其共轭程度，从而达到提高其光电性能的目的，以期用在染料敏化太阳能电池(DSSC)中。以4-硝基邻苯二甲腈、对羟基苯甲酸、8-羟基喹啉、1-萘酚和亚氨基二乙酸等为主要原料，在1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7(DBU)催化剂下合成了萘氧基和氨基两类四种新型不对称酞菁锌，分别是：2-(4-羧基苯氧基)-9,16,23-(萘氧基)酞菁锌(PPC)、2-(N,N-二乙酸胺基)-9,16,23-(萘氧基)锌酞菁(APC)、2-(N,N-二乙酸胺基)-9,16,23-(8-氧基喹啉)锌酞菁(OPC)、2-(N,N-二乙酸胺基)-9,16,23-(N,N-二苯胺基)锌酞菁(BPC)。利用IR、UV-is以及1HNMR进行了配合物结构的表征；以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶液，分别测试了四种不对称酞菁锌的UV-vis光谱，然后比较了最大吸收峰位置；用循环伏安法和差分脉冲伏安法测定了它们的电化学特征，计算得到其LUMO和HOMO，然后组装染料敏化太阳能电池(DSSC)测量了其光伏性能。结果表明，四种配合物在DMF溶液中紫外-可见光谱的Q带最大吸收峰均发生不同程度的红移，其中由于共轭性的增大，含二苯胺基的酞菁染料的Q带最大吸收峰在700nm处；纳米二氧化钛的导带能级为-0.74V，四种芳香基不对称酞菁锌染料敏化剂能级与之匹配，LUMO能级分别是-0.92V，-0.90V，-0.89V，-0.82V；总的光电转换效率(η)分别是：0.64%，0.66%，0.67%，0.71%，得到了较好的光电性能。
【作者】王美玲；
【导师】张学俊；
【作者基本信息】中北大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】不对称；合成；酞菁锌；表征；染料敏化太阳能电池；

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