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酞菁是一类具有离域π电子的大环共轭体系,具有优良的化学稳定性和热稳定性,独特的光、电等性质。通过改变酞菁环的取代基团,可得到性能不同的酞菁衍生物,在许多领域具有广阔的应用前景,其中广泛应用在染料敏化太阳能电池中。传统的对称酞菁,溶解性较差,易团聚。为了增强溶解性,减少团聚,增大光谱吸收范围,本文成功合成了六种新型的不对称酞菁锌敏化染料,通过引入不同的取代基改变分子结构,提高光电性能。 由原料4-硝基邻苯二甲腈、叔丁醇、蒽醌衍生物、对羟基苯甲酸、2-甲基-8-羟基喹啉、胺类物质和醋酸锌在1,8-二氮杂环[5,4,0]十一烯-7(DBU)催化剂下合成了芳氧基和氨基两大类六种新型的不对称酞菁锌,分别是:2-(1-氧基-9,10-蒽醌-4-羧酸)-9,16,23-三叔丁氧基酞菁锌(APC)、2-(4-羧基苯氧基)-9,16,23-三叔丁氧基酞菁锌(PPC)、2-(2-甲基-8-氧基喹啉)-9,16,23-(4-羧基苯氧基)酞菁锌(QPC)、2-(N,N-二乙酸胺基)-9,16,23-(N,N-二乙基胺基)酞菁锌(SPC)、2-(N,N-二乙酸胺基)-9,16,23-(N,N-二丙基胺基)酞菁锌(TPC)和2-(N,N-二乙酸胺基)-9,16,23-(N,N-二丁基胺基)酞菁锌(FPC)。 通过红外光谱、紫外-可见光谱、元素分析和核磁共振氢谱表征六种配合物的结构;分别比较了六种不对称酞菁锌在 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液及其敏化的纳米 TiO2薄膜的紫外-可见光谱;结合紫外-可见光谱、循环伏安曲线和差分脉冲伏安曲线,确定六种配合物的基态氧化电位和激发态氧化电位能级位置,并测量了由其组装的染料敏化太阳能电池(DSSC)的光伏性能。 结果表明,六种配合物在DMF溶液中紫外-可见光谱的Q带最大吸收峰在680 nm附近,均发生不同程度的红移,其敏化的纳米 TiO2薄膜的紫外-可见光谱红移现象更为明显;六种不对称酞菁锌染料敏化剂的激发态能级范围在-0.88 V~-0.98 V之间,与纳米TiO2导带能级位置相匹配;总的光电转换效率(η)分别是:0.71%,0.66%,0.83%,0.42%,0.67%,0.64%,得到了较好的光电性能。