[发明专利]利用一锅法合成钌络合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成领域，尤其涉及一种用于染料敏化型太阳能电池的钌络合物的合成方法。 

背景技术

作为代替化石燃料的能源，利用了太阳光的太阳能电池受到关注，人们对其进行了各种研究。太阳能电池是一种将光能转换为电能的光电转换装置，由于以太阳光作为能源，所以对地球环境的影响极小，可以得到更广泛的普及。 

应用了由染料敏化的光感应电子移动的染料敏化型太阳能电池（以下简称为DSSC（Dye-Sensitized Solar Cell）），近年来作为代替硅（Si）类太阳能电池等的下一代太阳能电池受到关注，并被广泛地研究。作为敏化染料，使用能够有效地吸收可见光附近的光的物质，例如钌（Ru）络合物等。 

作为染料敏化型太阳能电池，由于具有较高的光电转换效率，不需要真空装置等大花销的制造装置，而且能够使用氧化钛等便宜的半导体材料以极高的生产率简单地制造，所以潜力成为新一代的太阳能电池。 

现在很多研究所正大力地研究，含有4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶配体（以下简称为“dnbpy”或“L1”）和2,2’-联吡啶-4,4’-二羧酸（也被称为4,4’-二羧基-2,2’-联吡啶，以下简称为“dcbpy”或“L2”）的钌(Ⅱ)络合物敏化的纳米结晶二氧化钛。 

吸附了敏化染料的介孔型多孔二氧化钛膜是确保具有10%至11%的光电转换效率的新型太阳能电池的关键部分。另外，在钌络合物作为敏化剂使用的时候，太阳能电池显示了良好的稳定性，并且其实际应用成为可能。 

目前，在染料敏化太阳能电池中，简称为Z907的顺-二(异硫氰基)-(4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶)-(2,2’-联吡啶-4,4’-二羧酸)合钌(Ⅱ)络合物（以下，简称为“Ru(dnbpy)(dcbpy)(NCS)₂”或“RuL1L2(NCS)₂”）被广泛研究和使用。染料敏化太阳能电池的效率和寿命对于染料的纯度有很高的要求，但是使用目前的合成方法得到的产品纯度低，需要进一步提纯，步骤繁琐，效率低下，成本昂贵，限制了它们在染料敏化太阳能电池中的应用。 

关于钌络合物染料的合成已经有文献报导，如非专利文献1(Peng Wanget al,“A stable quasi-soid-state dye-sensitized solar cell with an amphiphilicruthenium sensitizer and polymer gel electrolyte”Nature materials,2003,402~407)中记载了Ru(dnbpy)(dcbpy)(NCS)₂的合成方法，其中包括，将[RuCl₂(p-cymene)]₂与配体dnbpy，在一边搅拌一边氮气保护下，在60℃反应4小时；向所获得的溶液中加入配体dcbpy，再回流反应4小时。最后向反应液中加入过量的NH₄NCS，回流反应4小时。 

另外在非专利文献2(Md.K.Nazeeruddin et al,“Stepwise assembly ofamphiohilic ruthenium sensitizers and their applications in dye-sensitized solarcell”Coordination chemistriy Reviews,2004,248,1317-1328)中记载了[RuCl₂(p-cymene)]₂和配体dnbpy、N,N-二甲基甲酰胺在55~65℃，在一边搅拌一边氮气保护下，反应4小时；结束后，向获得的溶液中加入dcbpy，在155~165℃下反应4小时。最后加入过量的NH₄NCS，在140~150℃下再回流反应5小时。