理論研究D-π-A型DSSCs染料分子和過渡金屬配合物光譜.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSCs)以其熱穩(wěn)定性好、成本低、制備簡單等突出優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、仿生、航天等領(lǐng)域。成為實(shí)驗(yàn)和理論研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。目前DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率還遠(yuǎn)沒有達(dá)到大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的地步,主要問題是染料的吸收光譜太窄,不能充分利用太陽光譜。所以開發(fā)設(shè)計吸收光譜紅移拓寬的染料是目前的迫切任務(wù)。另外,電池中電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制,染料分子結(jié)構(gòu)與電池效率的構(gòu)效關(guān)系也需要進(jìn)一步解釋,這將有利于設(shè)計更好的新型高效的DSSCs染料。合成新型

2、染料需要大量的時間和材料,所以在理論上對分子進(jìn)行修飾并預(yù)言其實(shí)驗(yàn)性能將是非常經(jīng)濟(jì)和快捷的方法。
　　近些年來,Pt(II)金屬配合物顯示出其在光電器件OLED方面巨大的潛在應(yīng)用價值,實(shí)驗(yàn)上對Pt(II)金屬配合物發(fā)光材料分子設(shè)計領(lǐng)域的研究取得了很大的進(jìn)展。過渡金屬配合物的電子吸收和發(fā)射光譜的微觀過程極其復(fù)雜,涉及到基態(tài)與激發(fā)態(tài)的電子結(jié)構(gòu)、相對論效應(yīng)等量子理論的基礎(chǔ)。其發(fā)光性質(zhì)的理論研究對合成新型光學(xué)材料具有重要指導(dǎo)意義。
　

3、　本論文主要內(nèi)容工作如下:
　　一、通過對性能優(yōu)越的染料分子NKX-2587進(jìn)行理論模擬,與實(shí)驗(yàn)比較,找到合適的理論計算方法來評估染料分子的光電轉(zhuǎn)換性能。在香豆素染料C-343的基礎(chǔ)上,引入低聚呋喃橋聯(lián)電子,并考慮不同取代基電負(fù)性、位置和數(shù)目,設(shè)計一系列新染料并對其光電轉(zhuǎn)換性能進(jìn)行評估。篩選出具有良好的太陽光吸收效率、電子注入和染料再生效率、電荷分離效率的染料。并解釋了染料分子結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系,將為進(jìn)一步快速經(jīng)濟(jì)的合成高效光敏

4、劑提供理論參考。
　　二、以六種綠-藍(lán)光環(huán)鉑Pt配合物[Pt(C C)(acac)]為研究對象,利用密度泛函理論對配合物基態(tài)及激發(fā)態(tài)幾何和電子結(jié)構(gòu),吸收光譜和磷光發(fā)射光譜進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究。結(jié)合配合物中分子軌道組分,對實(shí)驗(yàn)中觀察到的由配體變化所引起的吸收和發(fā)射譜峰位置移動給以很好的解釋。同時研究了四種不同極性溶劑二甲基亞砜、乙腈、四氫呋喃和二氯甲烷對電子吸收和發(fā)射光譜的影響。此工作對配合物分子結(jié)構(gòu)與電子躍遷規(guī)律和吸收發(fā)射光譜之間