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1、应用化学专业优秀论文应用化学专业优秀论文 蒽醌及咔唑系列光敏染料在蒽醌及咔唑系列光敏染料在 DSSCsDSSCs 中的应中的应用研究用研究关键词：太阳能电池关键词：太阳能电池 染料敏化纳米晶染料敏化纳米晶 光敏染料光敏染料 蒽醌系列蒽醌系列 咔唑化合物咔唑化合物摘要：本文分别合成了蒽醌系列和咔唑系列的化合物作为光敏染料应用于染料 敏化纳米晶太阳能电池(DSSCs)中，利用质谱、核磁共振氢谱对这些化合物进行 结构表征，并对染料的光物理、电化学性能及其在纳米 TiOlt;,2gt;电 极上的光电转换性能方面进行了测试研究。 将蒽醌系列化合物(A1，A2 和 A3)作 为光敏染料应用于 DSSCs
2、中，对其光敏化性能进行研究，发现此系列化合物虽 然在可见光范围内有很好地吸收(吸收谱带最大可以达到 800 nm)，但是不能起 到很好地光敏化作用。通过瞬态吸收动力学、荧光寿命的测定以及对染料结构 的密度泛函理论计算(DFT)，证明此系列化合物作为光敏染料效率低的主要原因 是染料分子受激发后不能实现很好的分子内电荷分离，蒽醌母体上两个羰基(- C=O)很强的吸电子作用与作为电子注入通道的羧基(-COOH)竞争，阻止了电子通 过羧基注入到 TiOlt;,2gt;的导带中。 将咔唑系列化合物作为光 敏染料应用于 DSSCs 中，对其光敏化性能进行研究，发现咔唑上带有叔丁基， 桥链上有一个噻酚结构的
3、 Cb4 是这四个染料中光敏化性能最好的。Cb4 敏化电 池的单色光光电转化效率(IPCE)在 480 nm 处达到最大值 74，并且在 400520 nm 区域 IPCE 值超过 60。在 AM 1.5(100 mW cmlt;#39;-2gt;)模拟太阳光的照射下，Cb4 敏化电池的开路 电压(Vlt;,ocgt;)、短路电流密度(Jlt;,scgt;)、填充 因子(ff)、电池总的光电转换效率()分别为 592 mV、7.76 mA cmlt;#39;-2gt;、0.64、2.96，达到相同条件下 N3 敏化电 池效率的 53。对吸附有此系列光敏染料的纳米 TiOlt;,2gt;薄膜 电
4、极进行了瞬态吸收的测量，证明了染料向纳米 TiOlt;,2gt;导带 注入电子的过程。对染料结构的密度泛函理论计算(DFT)证明了染料的 LUMO 电 子分布距离吸附基团(-COOH)近，能够实现染料分子的 LUMO 与 TiOlt;,2gt;的 3d 轨道(导带)发生电子云重叠，促进电子的注入。 咔唑系列化合物紫外-可见吸收谱带较窄，在 350500 nm 范围内，不能充分 利用太阳光，这是这四种咔唑染料的光电性能低于 N3 染料的一个重要原因。正文内容正文内容本文分别合成了蒽醌系列和咔唑系列的化合物作为光敏染料应用于染料敏 化纳米晶太阳能电池(DSSCs)中，利用质谱、核磁共振氢谱对这些化
5、合物进行结 构表征，并对染料的光物理、电化学性能及其在纳米 TiOlt;,2gt; 电极上的光电转换性能方面进行了测试研究。 将蒽醌系列化合物(A1，A2 和 A3)作为光敏染料应用于 DSSCs 中，对其光敏化性能进行研究，发现此系列化合 物虽然在可见光范围内有很好地吸收(吸收谱带最大可以达到 800 nm)，但是不 能起到很好地光敏化作用。通过瞬态吸收动力学、荧光寿命的测定以及对染料 结构的密度泛函理论计算(DFT)，证明此系列化合物作为光敏染料效率低的主要 原因是染料分子受激发后不能实现很好的分子内电荷分离，蒽醌母体上两个羰 基(-C=O)很强的吸电子作用与作为电子注入通道的羧基(-CO
6、OH)竞争，阻止了电 子通过羧基注入到 TiOlt;,2gt;的导带中。 将咔唑系列化合物作 为光敏染料应用于 DSSCs 中，对其光敏化性能进行研究，发现咔唑上带有叔丁 基，桥链上有一个噻酚结构的 Cb4 是这四个染料中光敏化性能最好的。Cb4 敏 化电池的单色光光电转化效率(IPCE)在 480 nm 处达到最大值 74，并且在 400520 nm 区域 IPCE 值超过 60。在 AM 1.5(100 mW cmlt;#39;-2gt;)模拟太阳光的照射下，Cb4 敏化电池的开路 电压(Vlt;,ocgt;)、短路电流密度(Jlt;,scgt;)、填充 因子(ff)、电池总的光电转换效率
7、()分别为 592 mV、7.76 mA cmlt;#39;-2gt;、0.64、2.96，达到相同条件下 N3 敏化电 池效率的 53。对吸附有此系列光敏染料的纳米 TiOlt;,2gt;薄膜 电极进行了瞬态吸收的测量，证明了染料向纳米 TiOlt;,2gt;导带 注入电子的过程。对染料结构的密度泛函理论计算(DFT)证明了染料的 LUMO 电 子分布距离吸附基团(-COOH)近，能够实现染料分子的 LUMO 与 TiOlt;,2gt;的 3d 轨道(导带)发生电子云重叠，促进电子的注入。 咔唑系列化合物紫外-可见吸收谱带较窄，在 350500 nm 范围内，不能充分 利用太阳光，这是这四种
8、咔唑染料的光电性能低于 N3 染料的一个重要原因。 本文分别合成了蒽醌系列和咔唑系列的化合物作为光敏染料应用于染料敏化纳 米晶太阳能电池(DSSCs)中，利用质谱、核磁共振氢谱对这些化合物进行结构表 征，并对染料的光物理、电化学性能及其在纳米 TiOlt;,2gt;电极 上的光电转换性能方面进行了测试研究。 将蒽醌系列化合物(A1，A2 和 A3) 作为光敏染料应用于 DSSCs 中，对其光敏化性能进行研究，发现此系列化合物 虽然在可见光范围内有很好地吸收(吸收谱带最大可以达到 800 nm)，但是不能 起到很好地光敏化作用。通过瞬态吸收动力学、荧光寿命的测定以及对染料结 构的密度泛函理论计算
9、(DFT)，证明此系列化合物作为光敏染料效率低的主要原 因是染料分子受激发后不能实现很好的分子内电荷分离，蒽醌母体上两个羰基 (-C=O)很强的吸电子作用与作为电子注入通道的羧基(-COOH)竞争，阻止了电子 通过羧基注入到 TiOlt;,2gt;的导带中。 将咔唑系列化合物作为 光敏染料应用于 DSSCs 中，对其光敏化性能进行研究，发现咔唑上带有叔丁基， 桥链上有一个噻酚结构的 Cb4 是这四个染料中光敏化性能最好的。Cb4 敏化电 池的单色光光电转化效率(IPCE)在 480 nm 处达到最大值 74，并且在 400520 nm 区域 IPCE 值超过 60。在 AM 1.5(100 m
10、W cmlt;#39;-2gt;)模拟太阳光的照射下，Cb4 敏化电池的开路电压(Vlt;,ocgt;)、短路电流密度(Jlt;,scgt;)、填充 因子(ff)、电池总的光电转换效率()分别为 592 mV、7.76 mA cmlt;#39;-2gt;、0.64、2.96，达到相同条件下 N3 敏化电 池效率的 53。对吸附有此系列光敏染料的纳米 TiOlt;,2gt;薄膜 电极进行了瞬态吸收的测量，证明了染料向纳米 TiOlt;,2gt;导带 注入电子的过程。对染料结构的密度泛函理论计算(DFT)证明了染料的 LUMO 电 子分布距离吸附基团(-COOH)近，能够实现染料分子的 LUMO
11、与 TiOlt;,2gt;的 3d 轨道(导带)发生电子云重叠，促进电子的注入。 咔唑系列化合物紫外-可见吸收谱带较窄，在 350500 nm 范围内，不能充分 利用太阳光，这是这四种咔唑染料的光电性能低于 N3 染料的一个重要原因。 本文分别合成了蒽醌系列和咔唑系列的化合物作为光敏染料应用于染料敏化纳 米晶太阳能电池(DSSCs)中，利用质谱、核磁共振氢谱对这些化合物进行结构表 征，并对染料的光物理、电化学性能及其在纳米 TiOlt;,2gt;电极 上的光电转换性能方面进行了测试研究。 将蒽醌系列化合物(A1，A2 和 A3) 作为光敏染料应用于 DSSCs 中，对其光敏化性能进行研究，发现
12、此系列化合物 虽然在可见光范围内有很好地吸收(吸收谱带最大可以达到 800 nm)，但是不能 起到很好地光敏化作用。通过瞬态吸收动力学、荧光寿命的测定以及对染料结 构的密度泛函理论计算(DFT)，证明此系列化合物作为光敏染料效率低的主要原 因是染料分子受激发后不能实现很好的分子内电荷分离，蒽醌母体上两个羰基 (-C=O)很强的吸电子作用与作为电子注入通道的羧基(-COOH)竞争，阻止了电子 通过羧基注入到 TiOlt;,2gt;的导带中。 将咔唑系列化合物作为 光敏染料应用于 DSSCs 中，对其光敏化性能进行研究，发现咔唑上带有叔丁基， 桥链上有一个噻酚结构的 Cb4 是这四个染料中光敏化性
13、能最好的。Cb4 敏化电 池的单色光光电转化效率(IPCE)在 480 nm 处达到最大值 74，并且在 400520 nm 区域 IPCE 值超过 60。在 AM 1.5(100 mW cmlt;#39;-2gt;)模拟太阳光的照射下，Cb4 敏化电池的开路 电压(Vlt;,ocgt;)、短路电流密度(Jlt;,scgt;)、填充 因子(ff)、电池总的光电转换效率()分别为 592 mV、7.76 mA cmlt;#39;-2gt;、0.64、2.96，达到相同条件下 N3 敏化电 池效率的 53。对吸附有此系列光敏染料的纳米 TiOlt;,2gt;薄膜 电极进行了瞬态吸收的测量，证明了染
14、料向纳米 TiOlt;,2gt;导带 注入电子的过程。对染料结构的密度泛函理论计算(DFT)证明了染料的 LUMO 电 子分布距离吸附基团(-COOH)近，能够实现染料分子的 LUMO 与 TiOlt;,2gt;的 3d 轨道(导带)发生电子云重叠，促进电子的注入。 咔唑系列化合物紫外-可见吸收谱带较窄，在 350500 nm 范围内，不能充分 利用太阳光，这是这四种咔唑染料的光电性能低于 N3 染料的一个重要原因。 本文分别合成了蒽醌系列和咔唑系列的化合物作为光敏染料应用于染料敏化纳 米晶太阳能电池(DSSCs)中，利用质谱、核磁共振氢谱对这些化合物进行结构表 征，并对染料的光物理、电化学性
15、能及其在纳米 TiOlt;,2gt;电极 上的光电转换性能方面进行了测试研究。 将蒽醌系列化合物(A1，A2 和 A3) 作为光敏染料应用于 DSSCs 中，对其光敏化性能进行研究，发现此系列化合物 虽然在可见光范围内有很好地吸收(吸收谱带最大可以达到 800 nm)，但是不能 起到很好地光敏化作用。通过瞬态吸收动力学、荧光寿命的测定以及对染料结 构的密度泛函理论计算(DFT)，证明此系列化合物作为光敏染料效率低的主要原因是染料分子受激发后不能实现很好的分子内电荷分离，蒽醌母体上两个羰基 (-C=O)很强的吸电子作用与作为电子注入通道的羧基(-COOH)竞争，阻止了电子 通过羧基注入到 TiO
16、lt;,2gt;的导带中。 将咔唑系列化合物作为 光敏染料应用于 DSSCs 中，对其光敏化性能进行研究，发现咔唑上带有叔丁基， 桥链上有一个噻酚结构的 Cb4 是这四个染料中光敏化性能最好的。Cb4 敏化电 池的单色光光电转化效率(IPCE)在 480 nm 处达到最大值 74，并且在 400520 nm 区域 IPCE 值超过 60。在 AM 1.5(100 mW cmlt;#39;-2gt;)模拟太阳光的照射下，Cb4 敏化电池的开路 电压(Vlt;,ocgt;)、短路电流密度(Jlt;,scgt;)、填充 因子(ff)、电池总的光电转换效率()分别为 592 mV、7.76 mA cmlt;#39;-2gt;、0.64、2.96，达到相同条件下 N3 敏化电 池效率的 53。对吸附有此系列光敏染料的纳米 TiOlt;,2gt;薄膜 电极进行了瞬态吸收的测量，证明了染料向纳米 TiOlt;,2gt;导带 注入电子的过程。对染料结构的密度泛函
