芳香亞胺基鋅酞菁的合成、表征及性能研究.pdf

1、染料敏化劑是染料敏化太陽能電池組件中的關(guān)鍵材料，酞菁及其衍生物作為典型的近紅外區(qū)敏化染料，具有獨特的光吸收性能，優(yōu)異的穩(wěn)定性和可修飾性，在染料敏化太陽能電池研究中有重要地位，但它易聚集、光譜吸收范圍窄等缺點，制約了它在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。亞胺類化合物具有—RC=N—結(jié)構(gòu)，它的吸收光譜與酞菁的吸收光譜互補(bǔ)。本文成功合成了5種芳香亞胺基鋅酞菁，旨在拓寬酞菁的光譜吸收范圍，減少酞菁的聚集行為。
　　由4-硝基鄰苯二甲腈經(jīng)鐵粉還原

2、得4-氨基鄰苯二甲腈(Pn1);再分別與4-甲基苯甲醛，4-甲氧基苯甲醛，2-呋喃甲醛，噻吩-2-甲醛，二苯甲酮反應(yīng)制得4-(4-甲基-苯甲亞胺基)鄰苯二甲腈(Pn2)、4-(4-甲氧基-苯甲亞胺基)鄰苯二甲腈(Pn3)、4-(呋喃-2-甲亞胺基)鄰苯二甲腈(Pn4)、4-(噻吩-2-甲亞胺基)鄰苯二甲腈(Pn5)、4-（二苯基-甲亞胺基）鄰苯二甲腈(Pn6)，將制得的芳香亞胺基鄰苯二甲腈與醋酸鋅在1，8-二氮雜環(huán)[5，4，0]十一碳-

3、7-烯的催化下合成芳香亞胺基鋅酞菁:分別是2(3)，9(10)，16(17)，23(24)-四（4-甲基-苯甲亞胺基）鋅酞菁(Pc1)、2(3)，9(10)，16(17)，23(24)-四（4-甲氧基-苯甲亞胺基）鋅酞菁(Pc2)、2(3)，9(10)，16(17)，23(24)-四（呋喃-2-甲亞胺基）鋅酞菁(Pc3)、2(3)，9(10)，16(17)，23(24)-四（噻吩-2-甲亞胺基）鋅酞菁(Pc4)、2(3)，9(10)，1

4、6(17)，23(24)-四（二苯基-甲亞胺基）鋅酞菁(Pc5)。通過紅外光譜，紫外-可見光譜，元素分析和核磁共振氫譜等方法表征這5種鋅酞菁化合物的結(jié)構(gòu)，所合成的化合物結(jié)構(gòu)與設(shè)計結(jié)構(gòu)一致。
　　根據(jù)芳香亞胺基鋅酞菁在N，N-二甲基甲酰胺溶液中的紫外-可見光譜研究其吸光性能。與無取代鋅酞菁相比，芳香亞胺基鋅酞菁的Q帶吸收分別紅移了34 nm、36 nm、43nm、45 nm、48 nm，芳香亞胺基鋅酞菁B帶吸光強(qiáng)度具有明顯增強(qiáng)，光譜

5、吸收范圍有明顯拓寬。通過測試不同濃度芳香亞胺基鋅酞菁N,N-二甲基甲酰胺溶液的紫外-可見吸收光譜研究它的聚集性。結(jié)果表明，芳香亞胺基鋅酞菁在0.002～0.010 mmol/L的溶度范圍內(nèi)以單體形式存在。
　　通過循環(huán)伏安法研究芳香亞胺基鋅酞菁的電化學(xué)性能，五種芳香亞胺基鋅酞菁，具有相似的循環(huán)伏安曲線。根據(jù)循環(huán)伏安曲線計算芳香亞胺基鋅酞菁的LUMO和HOMO能級，ELUMO分別為-3.25 eV、-3.27 eV、-3.34 eV