發(fā)布時(shí)間：2018-02-24 16:38

  本文關(guān)鍵詞： 光電材料 羰基衍生物 染料敏化電池　出處：《復(fù)旦大學(xué)》2014年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：含有羰基衍生物的芳香化合物,由于具有良好的電荷傳輸性能和光吸收響應(yīng),在光電材料中得到了廣泛的應(yīng)用,但在染料敏化電池中的應(yīng)用相對(duì)較少。因此,基于這一類(lèi)結(jié)構(gòu),我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了一系列新型的推拉電子結(jié)構(gòu)的共軛分子染料,通過(guò)羰基衍生物官能團(tuán)的引入,有效的調(diào)節(jié)了分子的各項(xiàng)性能。通過(guò)系統(tǒng)研究其光電性質(zhì),我們考察了這類(lèi)拉電子基團(tuán)對(duì)于共軛結(jié)構(gòu)和分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移作用的影響,并且應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池中。具體研究?jī)?nèi)容如下：1.設(shè)計(jì)并合成了以二聯(lián)噻吩-3,3'-羧酸酐為受體和鍵合基團(tuán)的新型染料,通過(guò)在兩端引入三苯胺給體基團(tuán),構(gòu)造了雙給體結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變給體與受體間噻吩環(huán)的數(shù)量,有效調(diào)節(jié)分子的推拉電子作用。在引入兩個(gè)噻吩單元后,其在二氧化鈦薄膜上的吸收紅移了30 nm,并極大的提高了消光系數(shù)。對(duì)于這類(lèi)染料的電池性能進(jìn)行了研究,通過(guò)調(diào)節(jié)添加劑的濃度,我們優(yōu)化了電池條件,并對(duì)于酸酐類(lèi)染料進(jìn)行了開(kāi)環(huán)質(zhì)子化處理,最終在準(zhǔn)固態(tài)電池中,表現(xiàn)出了更好的電池性能。2.設(shè)計(jì)并合成了以苯并二酰亞胺為中心的推拉電子結(jié)構(gòu)分子。通過(guò)在酰亞胺基團(tuán)的氮原子上取代烷基鏈,有效提高了分子的溶解性。通過(guò)改變末端三苯胺基團(tuán)上烷氧基鏈的長(zhǎng)度,調(diào)控了分子間作用,密度泛函理論計(jì)算表明,苯并二酰亞胺與相鄰共軛環(huán)存在位阻效應(yīng),造成了分子骨架的極大扭曲,抑制了電子由給體向末端受體的傳遞,這也就導(dǎo)致了電池工作時(shí),激發(fā)態(tài)的電子不能有效地注入到電極中,影響了電池性能。3.設(shè)計(jì)并合成了以苯并二吡咯烷酮為中心核的染料分子。一端引入三苯胺基團(tuán)作為電子給體,另一端加入氰基乙酸基團(tuán),形成了折線型的D-π-A-π-A染料。該類(lèi)染料分子的吸收覆蓋了整個(gè)可見(jiàn)光區(qū),在氯仿溶液中的最大吸收波長(zhǎng)達(dá)到531 nm,表現(xiàn)出很好的光響應(yīng)特性。通過(guò)在酰胺的氮原子上引入烷基鏈,有效的提高了染料分子的溶解性,并抑制了分子間的相互作用。因此我們初步探索了其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。
[Abstract]:Aromatic compounds containing carbonyl derivatives have been widely used in optoelectronic materials because of their good charge-transfer properties and photoabsorption response. However, they have relatively few applications in dye sensitized batteries. We have designed and synthesized a series of novel conjugated molecular dyes with push-pull electronic structure. By introducing the functional groups of carbonyl derivatives, we have effectively regulated the properties of the molecules. We have investigated the effects of these electron-pulling groups on the conjugate structure and intramolecular charge transfer. And it has been used in dye sensitized solar cells. 1. A novel dye with dithiophene-3o-3-carboxylic anhydride as the receptor and bond group was designed and synthesized. The donor group of trianiline was introduced at both ends. By changing the number of thiophene rings between donors and receptors, we can effectively regulate the push-pull electron interaction of molecules. After the introduction of two thiophene units, The absorption red shift on titanium dioxide thin film is 30 nm, and the extinction coefficient is greatly improved. The performance of this kind of dye is studied. By adjusting the concentration of additive, we optimize the condition of the cell. And the acid anhydride dyes were treated by ring opening protonation, and finally in the quasi solid state battery, Demonstrated better battery performance. 2. Design and synthesis of push-pull electronic structure molecules centered on benzodiimide. By replacing alkyl chains on nitrogen atoms of imide groups, The intermolecular interaction is regulated by changing the length of alkoxyl chain on the terminal trianiline group. The density functional theory calculation shows that there is a steric resistance effect between benzodiimide and adjacent conjugate ring. This results in a great distortion of the molecular skeleton, which inhibits the transfer of electrons from donor to terminal receptors, which causes the electrons in the excited state to be effectively injected into the electrode when the battery is working. The dye molecule centered on benzodipyrrolidone was designed and synthesized. A linear D- 蟺 -A- 蟺 -A dye is formed. The absorption of D- 蟺 -A- 蟺 -A dye molecules covers the entire visible light region, and the maximum absorption wavelength in chloroform solution reaches 531 nm, showing a good photoresponse property by introducing alkyl chains into the nitrogen atom of the amide. It can effectively improve the solubility of dye molecules and restrain the intermolecular interaction. Therefore, we have explored its application in dye sensitized solar cells.
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4

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本文編號(hào)：1530958