過渡金屬催化雜環(huán)化合物C課件

1、新型結構有機染料敏化太陽能電池研究 報告人：張倩倩 導 師：李巍 副研究員 周雪琴 副教授 2013.05.25開題報告內容提要： 研究背景及意義 發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 課題研究內容及預期效果研究背景及意義（1）傳統(tǒng)化石能源：煤（200年）、石油（50年）、天然氣（65年）（2）可再生能源：風能、水能、潮汐能、地熱能等（3）太陽能的優(yōu)點：資源豐富、潔凈能源、使用方便地域性51019 kj， 是全世界能耗的1.3萬倍。Prof. Michael Grtzel太陽能電池發(fā)展歷程染料敏化太陽能電池結構和原理染料的敏化性能直接決定了電池的性能。染料的分類染料金屬配合物卟啉和酞菁 有機染料釕配合物錸配合物鐵配

2、合物銅配合物鉑配合物香豆素吲哚啉四氫喹啉DPP 等咔唑發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 金屬配合物 卟啉和酞箐 有機染料及相關探索金屬配合物染料(釕配合物)優(yōu)點： 吸收光譜寬，電池轉換效率高缺點： 釕金屬資源有限、價格昂貴，合成純化復雜Review: J. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 115卟啉和酞箐優(yōu)點： 近紅外區(qū)較之釕染料吸收光譜強，熱穩(wěn)定性好缺點： 合成純化復雜，電池轉化效率不高Review: Chem.Rev. 2010, 110, 6595-6663Reviews: Chem.Rev. 2010, 110, 6595-6663 Angew. Chem. Int. Ed. 200

3、9, 48, 2474-2499 Eur. J. Org. Chem. 2009, 2903-2934有機染料優(yōu)點： 環(huán)境友好、摩爾吸光系數(shù)高，結構多變易于修飾，來源廣泛易合成、成本低缺點： 光譜吸收窄、容易聚集、穩(wěn)定性較差Donor:Acceptor:三芳胺, 二芳胺，TPD 等.氰基乙酸、羧基、磷酸等相關探索額外的電子受體單元拉電子單元： 苯并噻二唑、 苯并三唑、喹喔啉、 鄰苯二甲酰亞胺、 吡咯并吡咯二酮等形成D-A-A型結構ReviewChem. Soc. Rev., 2013,42, 2039.1，降低HOMO-LUMO能級 2，拓寬染料光譜吸收 3，促進吸收帶紅移 4，提供了良好電子

4、轉移通道田禾、花建麗、韓麗媛：吡咯并吡咯二酮(DPP) 轉化率：7.43%強拉電子受體的染料ReviewsJ. Phys.Chem. C, 2010, 114, 13431349.Dyes Pigm., 2012, 92, 13841393.Chem. Commun., 2012, 48, 69726974.Park、朱為宏、王忠勝、李振合成了一系列基于喹喔啉母核 大Jsc、高VocD-A-A型染料，合理調控A的拉電子能力是獲取高性能的D-A-A型染料的關鍵。ReviewsOrg. Lett., 2011, 13, 38803883.Chem.Eur.J.,2012,18,81908200.C

5、hem. Mater.,2012, 24, 31793187.J. Mater. Chem.,2012, 22, 1883018838.Odobel、花建麗：A-A、D-A-DA拉電子基團的拉電子能力同Voc剛好相反，降低A拉電子能力能夠有效提高開路電壓Voc，但并不能有效提高DSSCs電池器件整體性能。Reviews ：Photochem. Photobiol., A, 2011, 226, 915； Synth.Met., 2010, 160, 17671773.目標任務 開發(fā)具有DPP母核的D-A-A“-A新型染 料敏化的太陽能電池。理清影響太陽能電池性能進一步提升的深層次因素，為最終開

6、發(fā)出寬光譜響應、高穩(wěn)定性、高使用壽命的純有機太陽能電池打下堅實基礎。課題研究方案課題主要研究內容 染料設計合成 器件的制備 器件性能測試及器件物理研究擬合成的“第一類”光敏染料染料設計合成擬合成的“第二類”光敏染料染料設計合成擬合成的“第三類”光敏染料染料設計合成擬合成的新型染料的合成路線（各舉一例）染料設計合成TiO2/染料電極制備DSSCs 電池器件組裝器件的制備測定電池的I-V、IPCE曲線及穩(wěn)定性測評；結合密度泛函理論，利用超快激光光譜、瞬態(tài)吸收與發(fā)射光譜、電阻抗譜等物理手段探索新結構的染料分子電荷轉移機制、染料敏化在二氧化鈦表面時的界面電荷轉移動力學過程的微觀機理，理清影響電池器件性能的關鍵因素，為進一步的分子優(yōu)化提供指導。器件性能測試及器件物理研究 開發(fā)出一系列具有D-A-A“-A結構的高性能光敏染料； 揭示D-A-A“-A結構染料分子電荷轉移機制，理清該結構的染料與二氧化鈦間的電荷轉移和能量轉移機制； 揭示影響DSSCs電池性能進一步提升的內在因素，為設計性能更好染料提供思路；預期研究結果 D-A-A“-A型染料分子：更好的電子離域，具有更好的光譜吸收以充分利用太陽能； D-A-A“-A結構：更好的可調控性（拉電子能力：A A” A），能篩選出更好的電子轉移通道（與A-A結構相比），有利于提高電子注入效率； 基