能源问题是人类高度关注的课题，染料敏化太阳能电池是解决人类能源问题的重要突破口之一，本文以能源问题为目标，以染料敏化太阳能电池中的关键问题——染料为突破口，选取卟啉类化合物开展研究工作。卟啉类化合物具有丰富的性质，在分子电子学、光化学、生物化学、医药学等方面有重要的应用价值，尤其是在染料敏化太阳能电池方面，已经初步显示出一定的优势。卟啉类化合物的光电性质独特，光热稳定性好，结构性质调整空间大，但其电子光谱的最大吸收峰一般在近紫外区400 nm左右。设计合成电子吸收光谱在可见/近红外区域(500 nm以上)的卟啉类化合物是改进染料敏化太阳能电池光电转化效率的关键之一，是当前国际研究的前沿领域。 对卟啉的修饰方式很多，如外围meso—或β-取代、芳环共轭、中心修饰杂原子或与金属配位、卟啉环扩展等，其中芳环共轭和扩展卟啉是使卟啉光谱红移最有效的手段。为了获得吸收在可见/近红外区的卟啉染料，我们分别采用“meso—取代”、“β-取代”、“芳环共轭”、“中心修饰杂原子”以及“环扩展”等方式对卟啉环进行了修饰，研究了它们的光物理性质，并通过理论计算对卟啉的结构与性质的关系进行了分析，为将来设计合成电子吸收在近红外区域的卟啉化合物提供了实验思路和理论依据。 取得的主要研究成果如下： 一、将共轭和meso—取代引入中心修饰卟啉，设计合成了五个中位—芳环取代、菲环共轭的二硫代卟啉，将卟啉的Soret峰红移到500 nm以上，而Q峰和荧光光谱都深入800 nm以上的红外区。 二、为改善电子传输，设计合成了两个β有取代基团的芳环共轭的中心修饰卟啉，并在1H NMR谱中清晰的辨认出顺反两种同分异构体。 三、分别在二硫代卟啉的噻吩和吡咯的β-位引入稠合双环[2.2.2]辛二烯和菲环，合成了高度扭曲的中心修饰共轭卟啉，其最大吸收峰红移至530 nm。将两个芳环同是引入菲环共轭的二硫代卟啉，得到了二苯并-二菲并-二硫代卟啉，最大吸收峰红移到540 nm。 四、结合“芳环共轭”和“扩展卟啉”这两种最显著的红移手段，设计合成了meso—取代、菲环共轭的中心修饰扩展卟啉。共轭效应和扩展效应结合，使光谱发生极大的红移：最大吸收峰红移到600 nm的红光区，Q1峰红移到了1076 nm的远红外区，荧光光谱红移到1100 nm左右，是为数不多的远红外荧光染料。在离子识别方面，该化合物对Ag+离子具有选择性配位的识别作用，将其吸附在膜表面，可检测出水溶液中微量的Ag+离子；可在酸性有机溶液中对N-3和PO3-4进行可逆的选择性识别，这些离子识别性质及其特殊的近红外/红外光谱性质，使之在离子定量检测方面可成为有效的构筑基块。 五、用从头算方法(DFT/B3LYP)对以各种不同方式修饰的12个卟啉化合物进行了理论计算研究，采用了新实验数据，分别分析了(a)β-取代效应；(b)meso—取代效应；(c)芳环共轭效应；(d)中心修饰效应和(e)扭曲效应等对光谱红移的影响，揭示了扭曲效应和其他效应存在“合作与竞争”的关系。对结构—性质关系的深入了解有助于设计合成新的红外/近红外卟啉染料，并调整其他性质，以期获得光电材料方面的广泛应用。 六、用水溶性基团修饰了菲环共轭的二硫卟啉，将其应用到染料敏化太阳能电池，初步测定了其短路电流Isc、断路电压Voc、填充因子FF和光电转化效率分别为1.14mA·cm-2，0.47V，0.66和0.35％。