学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

卟啉类席夫碱的合成及性能研究

作　者: 朱英
导　师: 张学俊
学　校: 中北大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 席夫碱卟啉合成光电性能染料敏化剂太阳能电池
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 6次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

卟啉是一类24中心26π电子的高度共轭体系，具有良好的热稳定性和化学稳定性，光响应能力强，电子注入效率、速率显著，已广泛的应用于多个领域。另外，卟啉类化合物的可修饰性强，在卟啉环上引入不同的取代基，可改变卟啉类化合物的部分性能。席夫碱卟啉化合物中的C=N双键，能其具有更大的共轭体系，表现出良好的光物理性质，是一类优良的导电材料，可以用作太阳能电池的光敏染料。本文成功合成了五种不同电子性能的席夫碱卟啉敏化剂，其中三种为对称席夫碱卟啉，两种是席夫碱双卟啉，通过引入不同的功能团，C=N双键，使卟啉染料分子在电子传递过程中具有方向性，增大光谱吸收范围，提高光电性能。以咪唑、4-氟苯甲醛、新蒸吡咯、苯甲醛、对硝基苯甲醛、噻吩二甲醛、对甲基苯甲醛、多聚甲醛、氯化锌、六亚甲基四胺、醋酸锌等为主要原料合成了五种席夫碱卟啉化合物，分别为：meso-四[对-(p-亚苄基亚氨基)]苯基卟啉锌(Ⅱ)配合物(TBIPP-Zn)、meso-四[对-(2-噻吩亚甲基亚氨基)]苯基卟啉锌(Ⅱ)配合物(TTIPP-Zn)、meso-四[对（-p-N咪唑基亚苄基亚氨基)]苯基卟啉锌(Ⅱ)配合物（TIIPP-Zn）、4-(10,15,20-三苯基-5-卟啉基)亚苄基亚氨基-10,15,20-(4-甲基苯基)卟啉(TPBAMP)、4-(10,15,20-三苯基-5-卟啉基)亚苄基亚氨基-10,15,20-三(2-噻吩基)卟啉(TPBATP)。通过紫外-可见光谱、红外光谱、元素分析和核磁共振氢谱对这五种卟啉化合物的结构表征，分别比较了它们溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中及其敏化的纳米TiO2薄膜的紫外-可见吸收光谱；结合紫外-可见吸收光谱、循环伏安曲线和差分脉冲伏安曲线，最终确定五种化合物的基态氧化电位(HOMO)和激发态氧化电位能级(LUMO)的位置，最后测量了由其组装的染料敏化太阳能电池(DSSC)的光伏性能。结果表明，五种卟啉化合物在DMF溶液中和敏化的纳米TiO2薄膜中的紫外-可见光谱范围在300nm-700nm之间，最大吸收波长在431nm-447nm左右，所引入的基团使卟啉化合物均比四苯基卟啉发生了红移，由于共轭程度的增加，两种双卟啉化合物也较单卟啉均发生不同程度的红移，敏化的纳米TiO2薄膜的紫外-可见光谱与溶液相比红移并加宽；它们的激发态能级范围在-0.90V~-1.08V之间，与纳米TiO2导带能级位置相匹配；总的光电转换效率(η)分别是：0.65%，0.75%，0.86%，2.44%，2.86%，得到了较好的光电性能。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-25
  1.1 引言  11
  1.2 卟啉化合物的研究进展  11-16
    1.2.1 卟啉化合物简介  11-13
    1.2.2 卟啉化合物的合成研究进展  13-16
  1.3 染料敏化太阳能电池及卟啉类作为敏化剂在其中的应用  16-21
    1.3.1 染料敏化太阳能电池的结构及基本原理  16-17
    1.3.2 卟啉类染料敏化剂的研究进展  17-21
  1.4 席夫碱类化合物的研究进展  21-22
    1.4.1 席夫碱化合物合成研究  22
    1.4.2 席夫碱卟啉及其配合物的应用  22
  1.5 本课题的研究目的和研究内容  22-25
    1.5.1 选题依据  22-23
    1.5.2 研究内容  23-25
2 对称席夫碱单卟啉敏化剂的合成及表征  25-34
  2.1 引言  25
  2.2 试剂与仪器  25-26
    2.2.1 试剂  25-26
    2.2.2 仪器  26
  2.3 化合物的合成  26-31
    2.3.1 前驱体的合成与表征  26-29
    2.3.2 对称席夫碱单卟啉敏化剂的合成及表征  29-31
  2.4 纳米 TIO2薄膜的制备  31
  2.5 对电极的制备  31-32
  2.6 染料敏化太阳能电池的组装  32
  2.7 小节  32-34
3 对称席夫碱单卟啉敏化剂性能研究  34-43
  3.1 引言  34
  3.2 光电性能测定  34-39
    3.2.1 紫外可见吸收（UV-Vis）光谱  34-37
    3.2.2 荧光发射光谱  37
    3.2.3 电化学性能  37-39
  3.3 对称席夫碱卟啉构建的 DSSC 的光伏性能及测试  39-41
  3.4 小节  41-43
4 席夫碱双卟啉染料敏化剂的合成及表征  43-53
  4.1 引言  43
  4.2 试剂与仪器  43-44
    4.2.1 试剂  43-44
    4.2.2 仪器  44
  4.3 化合物的合成  44-51
    4.3.1 前驱体的合成与表征  44-50
    4.3.2 席夫碱双卟啉染料敏化剂的合成及表征  50-51
  4.4 纳米 TIO2薄膜的制备  51
  4.5 对电极的制备  51-52
  4.6 染料敏化太阳能电池的组装  52
  4.7 小节  52-53
5 席夫碱双卟啉染料敏化剂性能研究  53-60
  5.1 引言  53
  5.2 光电性能测定  53-57
    5.2.1 紫外可见吸收（UV-Vis）光谱  53-55
    5.2.2 荧光发射光谱  55-56
    5.2.3 电化学性能  56-57
  5.3 席夫碱双卟啉构建的 DSSC 的光伏性能及测试  57-58
  5.4 小结  58-60
结论  60-61
参考文献  61-67
攻读硕士学位期间取得的研究成果  67-68
致谢  68-69

卟啉类席夫碱的合成及性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文