專利名稱：N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料及其制備和應(yīng)用，確切說，涉及一種N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料及其制備和在染料敏化太陽能電池中作染料敏化劑的應(yīng)用，屬于有機染料和染料敏化太陽能電池的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人類對可再生能源需求的不斷增長，太陽能電池已成為最受矚目的研究熱點之一。發(fā)展高效能的太陽能電池，不僅是應(yīng)對能源挑戰(zhàn)，同時也是實現(xiàn)減少碳排放 國家目標(biāo)的重大戰(zhàn)略舉措之一。1991年,瑞士 GrStzel小組報道釘配合物光敏染料具有較聞的光電轉(zhuǎn)換效率，其中N719的光電轉(zhuǎn)換效率可達11 %，并實現(xiàn)了器件化。然而，昂貴的金屬釕限制了染料敏化太陽能電池(Dye SensitizedSolar CelljflDSSC)成本的降低和大規(guī)模實用化，并且配合物在TiO2中也因光解而影響穩(wěn)定性(O’ Regan，B. ； Gratzel, M. Nature1991，353，737.)。與硅太陽能電池相比，DSSC制作工藝簡便，成本相對低廉，已迅速成為國際太陽能研究的前沿。目前，純有機染料敏化劑一般含有推電子和吸電子能力的基團形成推拉結(jié)構(gòu)，眾多具光電性質(zhì)的有機化合物中，吡啶鎗鹽類化合物具有特出的穩(wěn)定性和豐富的組裝形式。D- 31 -A結(jié)構(gòu)的有機吡啶鹽體系中的31共軛體系可作為電子傳遞的通道，在電子給體和電子受體的推拉電子作用下具有較大的基態(tài)偶極矩，容易沿著n共軛鏈發(fā)生分子內(nèi)的電子轉(zhuǎn)移。有研究表明，D-JI-A結(jié)構(gòu)的有機吡啶鹽同時具有非線性光學(xué)效應(yīng)和較好的光電轉(zhuǎn)換性能(F. Y. Li. J. Zheng. ；Y. Y. Huang, ；etal. , Chem. Mater 2001，13，192)，且二者在構(gòu)效關(guān)系上具有一定的相關(guān)性，有可能為開發(fā)新型的光電轉(zhuǎn)換材料提供新的途徑。以磺酸根作為吸電子基團吡啶內(nèi)鹽化合物已有文獻報道，但其光電轉(zhuǎn)換效率較差(Z. S.Wang.；F. Y. Li. ；et al. , J. Phys. Chem. B 2000,1049,676)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是推出一種N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料，該染料是一類優(yōu)異的半菁類吸電子基團，具有價格便宜、性能穩(wěn)定、吸電子能力強等優(yōu)點，作染料敏化太陽能電池中的染料敏化劑時，沒有背景技術(shù)所述染料成本高昂的缺點，能提高染料敏化太陽能電池的綜合性能，如提高光電轉(zhuǎn)換效率、工作穩(wěn)定性和降低制造成本。為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案。一種N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料，其特征在于，具有所示的結(jié)構(gòu)通式
權(quán)利要求
1.一種N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料，其特征在于，具有所示的結(jié)構(gòu)通式
2.權(quán)利要求I所述的N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料的制備方法，其特征在于，將N-羧甲基-4-甲基吡啶鹽、哌唆、醛B或醛C溶于甲醇中，在70°C回流溫度下反應(yīng)8小時，其中N-羧甲基-4-甲基吡啶鹽與醛B或醛C及哌啶的摩爾比為I : 1.5 0.05，減壓旋蒸除去甲醇后經(jīng)柱色譜分離，得到N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料，醛B和醛C的結(jié)構(gòu)分別如下所示
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料的制備方法，其特征在于，醛B與N-羧甲基-4-甲基吡啶鹽、哌啶溶于甲醇中，R為三苯胺基團，得到的N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料命名為SYF-A，三苯胺基團和SYF-A的結(jié)構(gòu)分別如下所示
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料的制備方法，其特征在于，醛C與N-羧甲基-4-甲基吡啶鹽、哌啶溶于甲醇中，R為吩噻嗪基團，得到的N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料命名為SYF-B，吩噻嗪基團和SYF-B的結(jié)構(gòu)分別如下所示
5.用權(quán)利要求I所述的N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料作染料敏化太陽能電池的染料敏化劑。
全文摘要
一種N-羧甲基吡啶內(nèi)鹽有機染料及其制備和應(yīng)用，屬于有機染料和染料敏化太陽能電池的技術(shù)領(lǐng)域，該有機染料具有所示的結(jié)構(gòu)通式其中前者是三苯胺基團，后者是吩噻嗪基團，屬于半菁染料，有制備過程簡單、成本低廉的優(yōu)點，特別適于作染料敏化太陽能電池的染料敏化劑，有助于提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率和電池的開路電壓。
文檔編號C09B23/14GK102643558SQ201210019798
公開日2012年8月22日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者單益凡, 李仲誠, 楊帆, 湯杰, 趙麗華 申請人:華東師范大學(xué)