一種三苯胺-噻吩類有機(jī)染料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種三苯胺-噻吩類有機(jī)染料，具有如下的結(jié)構(gòu)通式：式(I)中：R1為C1-C6烷氧基，Ar的結(jié)構(gòu)式為如下（Ⅱ）或（Ⅲ）：式（Ⅱ）和（Ⅲ）中：R2為C1-C6烷基；其制備方法，采用芳基溴醛、四三苯基膦鈀，碳酸鉀和烷氧基取代三苯胺硼脂作為原料，依次經(jīng)鈴木（Suzuki）偶聯(lián)反應(yīng)和克腦文蓋爾（Knoevenagel）縮合反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物。該三苯胺-噻吩類有機(jī)染料可作為染料敏化太陽能電池的光敏劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：烷氧基三苯胺的扭曲立體結(jié)構(gòu)可有效抑制電子復(fù)合，提高開路電壓；而噻吩衍生物作為染料分子共軛橋，可以確保高的摩爾吸光系數(shù)，供電性能也比較強(qiáng)，從而確保理想的光電轉(zhuǎn)化效率。
【專利說明】一種三苯胺-噻吩類有機(jī)染料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能電池的有機(jī)染料光敏劑，特別是一種三苯胺-噻吩類有機(jī)染料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化，能源和環(huán)境危機(jī)日益嚴(yán)重。尋找高效、無污染、可再生資源成為世界各國的共同目標(biāo)。太陽能作為一種清潔可再生能源正逐步走入人類生活，而這其中將太陽能進(jìn)行光伏發(fā)電是一種非常有效的方式。自1991年,瑞士科學(xué)家M.Gratzel等人報(bào)道了一種新型的太陽能電池一染料敏化太陽能電池(DSSC)，其具有高效、低成本、低能耗、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，顯示出強(qiáng)大的商業(yè)應(yīng)用前景。
目前，以Ru基多吡啶配合物作為光敏化劑，染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到 10% 以上，參見:Nazeeruddin, Μ.K.et al, J.Am.Chem.Soc., 2001，123, 1613。然而這類染料含有貴金屬，提純復(fù)雜，從而使得電池成本較高，為了避免貴金屬染料的使用，目前世界的研究重點(diǎn)已經(jīng)放在了可替代Ru基多吡啶配合物的高效有機(jī)染料光敏劑上。
近年來，噻吩衍生物類光敏劑在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用展現(xiàn)出良好的前景，為此我們設(shè)計(jì)一種新型三苯胺-噻吩類有機(jī)染料。本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是:設(shè)計(jì)并合成一類適用于染料敏化太陽能電池的高效三苯胺-噻吩類有機(jī)染料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對上述存在問題，提供一種三苯胺-噻吩類有機(jī)染料及其制備方法和應(yīng)用；
本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種三苯胺-噻吩類有機(jī)染料，具有如下的結(jié)構(gòu)通式:
【權(quán)利要求】
1.一種三苯胺-噻吩類有機(jī)染料，其特征在于具有如下的結(jié)構(gòu)通式:
2.一種如權(quán)利要求1所述三苯胺-噻吩類有機(jī)染料的制備方法，其特征在于:采用芳基溴醛、四三苯基膦鈀，碳酸鉀和烷氧基取代三苯胺硼脂作為原料，依次經(jīng)鈴木(Suzuki )偶聯(lián)反應(yīng)和克腦文蓋爾(Knoevenagel)縮合反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物，步驟如下: 1)氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，將己氧基取代的三苯胺硼脂、聯(lián)噻吩溴醛或二噻吩吡咯溴醛、四三苯基磷、濃度為2M的碳酸鉀溶液和乙二醇二甲醚混合均勻，將得到的混合液加熱回流反應(yīng)8-12小時,將得到的反應(yīng)液a冷卻到室溫后,加水淬滅,然后用乙酸乙酯萃取、分液,用無水硫酸鎂干燥有機(jī)相，減壓蒸餾除掉溶劑后，經(jīng)柱層析分離，柱層析所采用的淋洗劑中石油醚與乙酸乙酯的體積比為10:1，得到三苯胺聯(lián)噻吩甲醛； 2)將三苯胺聯(lián)噻吩甲醛、氰基乙酸、哌啶、乙腈和氯仿混合均勻，將得到的混合液加熱回流反應(yīng)8小時，再往反應(yīng)體系中加入氰基乙酸和哌唆，繼續(xù)反應(yīng)回流8小時，將得到的反應(yīng)液b冷卻到室溫后，加水淬滅，然后用二氯甲烷萃取、分液，用無水硫酸鎂干燥有機(jī)相，將得到的粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析分離，柱層析所采用的淋洗劑中二氯甲烷與甲醇的體積比為10:1，得到三苯胺-聯(lián)噻吩類有機(jī)染料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述三苯胺-噻吩類有機(jī)染料的制備方法，其特征在于:所述己氧基取代的三苯胺硼脂、聯(lián)噻吩溴醛或二噻吩吡咯溴醛、四三苯基磷、2M碳酸鉀與乙二醇二甲醚的用量比為0.5 mmol:0.4 mmol:0.025 mmol:2.5 mmol:30 mL ;淬滅加水量與反應(yīng)液a的體積比為1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述三苯胺-噻吩類有機(jī)染料的制備方法，其特征在于:所述三苯胺聯(lián)噻吩甲醛、氰基乙酸、哌啶、乙腈、氯仿、氰基乙酸和哌啶的用量比為140-150 mg:20-24mg:40-48 mg:10 mL:5 mL:13-16 mg:26-32 mg ;淬滅加水量與反應(yīng)液b的體積比為1:1。
5.—種如權(quán)利要求1所述三苯胺-噻吩類有機(jī)染料的應(yīng)用，其特征在于:可作為染料敏化太陽能電池的光敏劑。
【文檔編號】C07D495/14GK103554957SQ201310550443
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】梁茂, 薛松, 王志輝, 孫喆, 武全萍 申請人:天津理工大學(xué)