[发明专利]希夫碱共轭Zn卟啉及其制备和应用无效

专利信息
申请号: 201110283611.8 申请日: 2011-09-22
公开(公告)号: CN102417510A 公开(公告)日: 2012-04-18
发明(设计)人: 刘家成;梁莉莉;曹靖 申请(专利权)人: 西北师范大学
主分类号: C07D487/22 分类号: C07D487/22;C09B47/00;H01G9/042;H01G9/20;H01L51/48;H01L51/46
代理公司: 甘肃省知识产权事务中心 62100 代理人: 张英荷
地址: 730070 甘肃*** 国省代码: 甘肃;62
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摘要:
搜索关键词: 希夫碱 共轭 zn 卟啉 及其 制备 应用
【说明书】:

技术领域

发明提供了一种希夫碱共轭Zn卟啉化合物及其合成方法,同时也涉及该希夫碱共轭Zn卟啉化合物作为光敏剂在制备敏化太阳能电池电极中的应用。

背景技术

作为一种新能源利用装置,染料敏化太阳能电池是最有前景的可再生能源。目前,效率最高的染料敏化剂是含有卟啉和多吡啶钌配合物(效率都达到11%)。但是,钌是稀贵金属,资源有限,大面积使用受到了限制。在所有的有机染料中,卟啉及其衍生物由于其在400~ 450nm和500~650nm处有强的Soret带吸收和Q带吸收,可以促进敏化的半导体材料(TiO2)在可见光范围内得到响应。由于其易于设计和化学修饰,低成本,低污染等特点,渐渐成为有机染料敏化太阳能研究的焦点。

发明内容

本发明的目的是提供一种希夫碱共轭Zn卟啉化合物。

本发明的另一目的是提供一种希夫碱共轭Zn卟啉化合物的合成方法。

本发明还有一个目的,就是提供一种希夫碱共轭Zn卟啉化合物作为光敏剂在制备染料敏化太阳能电池电极中的应用。

(一)希夫碱共轭Zn卟啉化合物

本发明的希夫碱共轭Zn卟啉化合物,其结构如下:

                                                         

            有机染料(1)                     或               有机染料(2)

(二)希夫碱共轭Zn卟啉化合物的合成

本发明希夫碱共轭Zn卟啉化合物的合成,包括以下工艺步骤:

(1)硝基苯基卟啉的合成

以硝基苯为溶剂,在与硝基苯甲醛摩尔比为1:1~1:1.5的L-乳酸催化下,将硝基苯甲醛与吡咯以1:1~1:2的摩尔比,于140~180℃回流反应1~2h,冷却到室温;加入甲醇,搅拌0.3~0.5h使卟啉析出,于-16~0℃静置8~12h后过滤,滤饼用甲醇和丙酮依次清洗,得硝基苯基卟啉。

L-乳酸的加入量为硝基苯甲醛摩尔量的1~1.5倍。

(2)氨基苯基卟啉的合成

将硝基苯基卟啉溶于溶剂浓盐酸中,在氩气保护下,加入硝基苯基卟啉摩尔量2~4倍的氯化亚锡,先于60~70℃反应0.5~1h,再于0~5℃下反应0.3~0.5h,然后用氨水中和至pH 8~9,过滤,粗产物柱层析分离,得氨基苯基卟啉。

(3)氨基苯基锌卟啉的合成

将氨基苯基卟啉与醋酸锌以1:4~1:8的摩尔比加入到氯仿和甲醇的混合溶液中(氯仿和甲醇的体积比为2:1~3:1),在氩气保护下,于60~70℃反应3~4h;反应完成后,除去溶剂,粗产物以氯仿为洗脱剂,柱层析分离,得氨基苯基锌卟啉。

(4)希夫碱基锌卟啉的合成

将氨基苯基锌卟啉与2-吡啶甲醛或水杨醛以1:8~1:10的摩尔比溶解在N,N-二甲基甲酰胺中,在氩气保护下,于60~80℃反应24~36h;反应结束后冷却到室温,加水过滤,得到粗产物,依次用水、甲醇洗涤滤饼,干燥,得到相应希夫碱基锌卟啉。

(三)希夫碱共轭锌卟啉作为光敏剂制备太阳能敏化电池

(1)太阳能敏化电池电极的制备

方法1:侧向配位法:将TiO2纳米结构双层膜电极在流动空气的条件下,在500±1℃热处理30±1 min,冷却至80~ 90℃;浸入浓度为0.3~2 mmol/L的4-[(吡啶基-4-甲基)氨基]苯甲酸的DMF溶液中1~24h ;取出,用相应的溶剂冲洗,吹干;然后浸入浓度1.5~2.5 mmol/L希夫碱共轭锌卟啉的DMF溶液中浸泡1~24h;冲洗,吹干,希夫碱共轭锌卟啉分子就以侧向配位方式吸附在电极上,并保证90%以上的覆盖率。

方法2:轴向配位法:TiO2纳米结构双层膜电极在流动空气的条件下,在500±1℃热处理30±1 min,冷却至80~ 90℃;浸入浓度0.3~2mM的4-吡啶甲酸的DMF溶液中浸泡1~24h,冲洗,吹干后,交替在浓度1~2 mmol/L ZnCl2的乙醇溶液和浓度为1.5~2.5 mmol/L希夫碱共轭锌卟啉的DMF溶液中浸泡1~24h,取出,冲洗,吹干,使希夫碱共轭锌卟啉染料分子以轴向配位方式吸附在电极上,并保证90%以上的覆盖率。

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