[发明专利]罗丹宁衍生物及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种罗丹宁衍生物及其用途，具体地说，涉及一种基于丙二腈罗丹宁衍生物及其用途。

背景技术

伴随着人类工业文明和市场经济的飞速发展，煤、石油和天然气等矿物不可再生资源日益枯竭，由此引发的能源危机和环境污染已成为亟待解决的全球化问题。因此人们迫切需要寻找其他新的可替代能源。染料敏化太阳能电池(B.O’Regan，M.Nature，1991，353，737-740)，因其具有成本低廉和制作简单等优点而潜在的实用价值。

染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cells，DSSCs)通常由纳米多孔的半导体氧化物薄膜(TiO₂)，染料敏化剂，氧化还原电解质(I^-/I^3-)和对电极(Pt)等组成，其中对太阳光的吸收能力和电子的传输是整个DSSCs系统的核心部分。迄今为止光电转换效率最好的光敏染料是联吡啶钌络合物(约12％)，但是由于钌作为稀有金属价格昂贵，而且染料敏化剂的制备过程较复杂。因此，寻找低成本、易于制备、且具有良好应用性能的非贵金属类有机太阳电池敏化材料成为当前研究的重要内容。

发明内容

本发明的发明人发现：以含多环芳环基或/和多环芳杂环基的基团(如(但不限于)：三苯胺基、烷基或烷氧基取代的三苯胺基、吩噻嗪基、烷基取代的吩噻嗪基、咔唑基、取代的咔唑基、芴基或取代芴基等)为电子给体，以2-(1′，1′-二氰基)罗丹宁作为电子受体；或以含多环芳环基或/和多环芳杂环基的基团为电子给体，以2-(1′，1′-二氰基)罗丹宁作为电子受体，以共轭芳杂环基为桥链基，所获得的罗丹宁衍生物，它们均具有独特的光电化学性能，并且可以有效地吸附在纳米多孔的二氧化钛(TiO₂)薄膜上，获得较高的光电转换效率。

此外，发明所提供的罗丹宁衍生物易于制备、且合成成本远远低于联吡啶钌络合物，能够有效地降低染料敏化太阳能电池成本。

本发明所述的罗丹宁衍生物，其结构如式I所示：

式I中，A为含多个芳环基或多个取代芳环基，或/和一个或多个芳杂环基或取代的一个或多个芳杂环基的基团；L为二价的一个或多个的共轭芳杂环基；m为0或1。

本发明还揭示式I所示化合物的一种用途，即其可作为染料敏化太阳能电池的光敏剂的应用。

附图说明

图1为实施例1～5所制备化合物I-1～I-4及对比物CA-1在二氯甲烷中的紫外-可见吸收谱图，

其中，横坐标表示的是波长(单位为纳米)，纵坐标表示的是摩尔消光系数(单位为升每摩尔每厘米)。

图2为化合物I-1～I-4及对比物CA-1在二氧化钛膜上的紫外-可见吸收谱图，

其中，横坐标表示的是波长(单位为纳米)，纵坐标表示的是摩尔消光系数(单位为升每摩尔每厘米)。

图3是以化合物I-1～I-4及对比物CA-1为光敏化剂的太阳能电池的I-V曲线，

其中，横坐标表示的是电压(单位为伏)，纵坐标表示的是电流密度(单位为毫安每平方厘米)。

具体实施方式

在本发明一个优选的技术方案中，A为C₁～C₂₀直链或支链的烷基或烷氧基取代的三苯基胺基，或C₁～C₂₀直链或支链的烷基或烷氧基取代的吩噻嗪基；

在一个更优选的技术方案中，A为C₈～C₂₀直链或支链的烷基或烷氧基取代的三苯基胺基，或C₈～C₂₀直链或支链的烷基或烷氧基取代的吩噻嗪基；

在一个进一步优选的技术方案中，A为式II或式III所示基团：

其中，R₁，R₂和R₃分别独立选自：C₈～C₂₀直链或支链的烷基或烷氧基中一种，曲线表示取代位；

更优选的R₁和R₂分别独立选自：C₈～C₂₀直链或支链的烷氧基中一种，更优选的R₃为C₈～C₂₀直链或支链的烷基；