以芳胺为电子给体的D-π-A有机光敏染料——染料敏化太阳电池中的应用

不含金属的有机染料在染料敏化太阳电池（DSC）中的应用愈加广泛,以芳胺为电子给体的D-π-A分子是其中重要的一类。本文依据芳香胺的结构,将近5年来应用于DSC中一百多个D-π-A分子分成四类,包括：基于N-烷基-苯胺的D-π-A光敏染料,基于三苯胺的D-π-A光敏染料,由包含芴基团的三芳胺构建的D-π-A光敏染料,包含芳胺基团的其它结构类型的D-π-A光敏染料。评述了它们的光电转换性能。     

两亲性D-π-A型有机染料在染料敏化太阳能电池中的应用

设计合成了6个带有烷基链的D-π-A型有机光敏染料应用于染料敏化太阳能电池. 发现长链烷基有利于电池开路光电压的提高. 利用脂肪酸共敏化可进一步提高染料分子的敏化效果, 且提高的程度与脂肪酸的链长有重要关系.     

D-π-A-π-D型非掺杂小分子空穴传输材料的合成及其在反向钙钛矿太阳能电池中的应用

设计合成了三种以（甲氧基）三苯胺为给体（Donor,D）,苯环为共轭π桥,羰基（或双氰基乙烯基）为受体（Acceptor,A）的D-π-A-π-D型有机小分子空穴传输材料1-T、1-OT和1-OTCN.对三个化合物的热稳定性、光物理以及电化学性质进行表征,并将它们作为空穴传输材料运用至钙钛矿太阳能电池中,研究其光伏特性.实验结果表明,通过引入具有不同给（吸）电子能力的基团,可对材料的光电性质进行有效调控.基于小分子空穴传输材料1-T、1-OT和1-OTCN的非掺杂反向钙钛矿太阳能电池器件光电转化效率（PCE）分别为13.0%、14.4%以及16.8%.其中,基于甲氧基和双氰基修饰的1-OTCN电池器件,由于空穴传输层与钙钛矿界面发生更有效的电荷跃迁和收集,电荷复合较少,因此器件性能最佳,1-OTCN的疏水性质使得其对应器件效率和水氧稳定性均优于常用空穴传输材料PEDOT：PSS（PCE：13.0%）.     

一种含D-π-A结构的新型化合物的合成与表征

以咪唑和对氟苯甲醛为原料,合成了咪唑苯甲醛;咪唑苯甲醛与4-甲基吡啶反应得到一种新型的含D-π-A结构的化合物,其结构经UV,1H NMR,IR,MS和元素分析确证。     

D-π-A型共轭聚合物的合成及其光伏性能

设计合成了3种主链相同、侧基不同的Donor(D)-π-Acceptor(A)型共轭聚合物:聚[(4,8-二辛氧基苯[1,2-b;3,4-b]二噻吩)-(9-(4-氰基苯基)-9H-咔唑)](PBDTCz-CN)、聚[(4,8-二辛氧基苯[1,2-b;3,4-b′]二噻吩)-(9-(4-醛基苯基)-9H-咔唑)](PBDTCz-CHO)和聚[(4,8-二辛氧基苯[1,2-b;3,4-b]二噻吩)-(9-(4-硝基苯基)-9H-咔唑)](PBDTCz-NO_2)。通过调变侧基上的受体基团,比较了氰基、醛基、硝基对聚合物光学和电学性能的影响,讨论了影响聚合物光电转换效率的主要因素。3种聚合物的光学带隙和线性吸收系数依次分别为2.32 eV,152.0 L/(g·cm);2.43 eV,58.5 L/(g·cm)和2.25 eV,85.5 L/(g·cm)。在这些聚合物中,彼此间的最高占据分子轨道(HOMO)能级差距很小,PBDTCz-NO_2的最低未占据分子轨道(LUMO)能级最低(-3.38eV)。在100 W/m~2模拟太阳光的照射下,基于这些聚合物的光伏器件(器件结构:ITO/PEDOT:PSS/Polymer:[70]PCBM(1:2)/Ca/A1)的光电转换效率分别为0.44%(PBDTCz-CN)、0.001 8%(PBDTCz-CHO)和0.23%(PBDTCz-NO_2)。低的光电转换效率主要归因于低的短路电流,而影响短路电流的主要原因有自身吸光性能的限制和弱的π-π堆砌作用。     

双链结构有机光敏染料的合成及性能

设计合成了2个含双D-π-A结构的新型有机光敏染料DP1和DP2,利用高分辨质谱(HRMS)、核磁共振氢谱及核磁共振碳谱对其结构进行了表征。 研究了2个染料的光物理和电化学性质,并将其应用于染料敏化太阳能电池(DSSCs)的制作中。 在100×10-3 W/cm2(AM 1.5) 模拟太阳光的照射下,由染料DP2所制备的敏化太阳能电池的光电转化效率为4.10%;开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)分别为0.63 V、8.59×10-3 A/cm2和0.76。 而在同等条件下,由染料DP1所制作的染料敏化电池光电转化效率为3.83%。     

以芳胺为电子给体的D-π-A有机光敏染料———— 染料敏化太阳电池中的应用

不含金属的有机染料在染料敏化太阳电池（DSC）中的应用愈加广泛,以芳胺为电子给体的D-π-A分子是其中重要的一类。本文依据芳香胺的结构,将近5年来应用于DSC中一百多个D-π-A分子分成四类,包括：基于N-烷基-苯胺的D-π-A光敏染料,基于三苯胺的D-π-A光敏染料,由包含芴基团的三芳胺构建的D-π-A光敏染料,包含芳胺基团的其它结构类型的D-π-A光敏染料。评述了它们的光电转换性能。     

两亲性D-п-A型有机染料在染料敏化太阳能电池中的应用

设计合成了6个带有烷基链的D-п-A型有机光敏染料应用于染料敏化太阳能电池.发现长链烷基有利于电池开路光电压的提高.利用脂肪酸共敏化可进一步提高染料分子的敏化效果,且提高的程度与脂肪酸的链长有重要关系.     

D-π-A型吡唑衍生物的固相合成及其光学性质

用固相法合成了具有D-π-A结构的N-{4-[4′-(N,N-二乙胺基)苯乙烯基]苯基}吡唑(3),其结构经1H NMR,IR,MS和元素分析表征.利用UV,单光子液体荧光光谱和固体荧光光谱探讨了3的光学性质.     

具有扩展π共轭桥的D-π-A结构的染料LB膜的光电转换性质研究

合成了具有扩展π共轭桥的两亲性D－π－A染料,N－十八烷基－2－[(4-N,N‘-二甲基胺苯基）－1,3－丁二烯基]吡啶盐碘化物（BEP2）,通过Brewster角显微镜观察了BEP2在空气／水界面上的成膜行为,运用Langmuir-Blodgett技术将它转移到ITO（indium-tin-oxide)导电玻璃上,在传统的三电极体系中测定其光电转换性质,研究了氧化还原物质、偏压和光强等因素对它的影响,发现其比母体染料N－十八烷基－2－[(4-N,N‘-二甲基胺苯基）乙烯基]吡啶盐碘化物（EP2）具有更高的光电转移效率。     

D-π-A型吡啶锌配合物的合成、晶体结构及光性质(英文)

一种新型的D-π-A型吡啶配体L(L=反式-4-[4′-(N-甲基-N-羟乙基)胺]乙烯基吡啶)与卤化锌反应,合成了3种配合物即ZnCl2L2(1),ZnBr2L2(2)和ZnI2L2(3)。其中配合物1和2通过X-射线单晶衍射的表征,分析结果表明这2种配合物中的锌原子都是四配位的,分别与配体中的2个氮原子和2个卤离子配位,而且锌原子形成的是畸变的四面体构型。在晶体中存在着许多弱作用力,包括氢键,π-π堆积等,这些都将影响他们的光致发光的性质。     

有机光电导体增感剂N,N'-二乙基-3,3'-二吩噻嗪基-甲苯基碘鎓盐的合成及光敏性研究

有机光电导体在静电复印、全息记录、信息存储等方面得到实际应用.特别是半导体激光器的研制成功,人们对研究适于近红外(780-850 nm)的有机光电导材料越来越感兴趣。它在半导体激光打印,影像印刷等应用中具有广阔的前景。     

三聚茚有机光电功能材料在太阳电池领域的应用

三聚茚可经一步反应合成,功能化程度高,是规整的、纳米级的刚性结构,能通过平衡分子之间聚集尺寸的大小来控制激子扩散长度继而调节分子之间的相互作用;而且,三聚茚具有优良的荧光性能、热稳定性能和空穴传输性能,是应用广泛的有机光电材料.本文从太阳电池领域(有机太阳电池、钙钛矿太阳电池和染料敏化太阳电池)出发,综述了国内外对三聚茚材料的研究工作,总结了三聚茚材料对太阳电池领域的发展所做出的贡献.     

水热法可控合成二氧化钛纳米晶及其在染料敏化太阳能电池中的应用

本文报道了水热法可控合成二氧化钛纳米晶及其在染料敏化太阳能电池中的应用.选择合适的有机碱胶化剂,能很好地控制二氧化钛纳米晶的生长,形成不同形貌和粒径的锐钛矿型二氧化钛纳米晶颗粒.染料敏化太阳能电池光电性能测试结果表明,以四乙基氢氧化铵为胶化剂合成的边长为8～13nm的正方形二氧化钛纳米晶构成的光阳极光电性能优于以四丁基氢氧化铵为胶化剂合成的边长为7～10nm的正方形二氧化钛纳米晶以及长18～35nm,宽10～18nm的长方形二氧化钛纳米晶构成的光阳极.用较高浓度的四甲基氢氧化铵胶化剂能合成球形或椭球形亚微米级二氧化钛颗粒,以其为散射中心在光阳极中构建散射层,染料敏化太阳能电池的光电转换效率能由6.77%提高到8.18%.     

含二级供电基团的三苯胺类光敏染料合成及太阳能电池中的应用

以N,N-二甲基苯胺作为二级给电子单元, 合成两种具有不同长度共轭链的三苯胺类光敏染料XS19和XS22. 研究了它们的光物理与光电化学性质, 并将它们用作TiO₂纳米晶电极的光敏化剂引入太阳电池, 结果表明, N,N-二甲基苯胺的引入能够抑制染料敏化太阳能电池中的电子复合, 提高电池的光电转换效率. XS22表现出更好的光伏性能, 在AM1.5 (100 mW•cm^－2)的光强下, XS22敏化电池的开路电压(V_OC)为685 mV, 短路电流密度(J_SC)为9.6 mA•cm^－2, 填充因子(FF)为0.72, 总光电转换效率为4.7%.     

具有推拉电子结构卟啉染料的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

将N,N’-二-(9,9’-二己基芴)胺作为电子供体引入具有推拉电子结构的卟啉染料中,设计合成了2个新的染料敏化太阳能电池(DSSCs)敏化剂WP-1和WP-2。利用核磁共振氢谱和高分辨质谱对染料结构进行了表征。测试了染料的紫外-可见吸收光谱。将其应用于染料敏化太阳能电池中,在模拟太阳光(100×10-3W/cm2)照射下,染料WP-1和WP-2敏化电池的能量转换效率分别达到了4.01%和7.07%。WP-2敏化的电池封装后经自然光照射500 h后,光电效率仍能维持在初始效率的98%以上。说明N,N’-二-(9,9’-二己基芴)胺作为电子供体,很适合推拉电子结构的卟啉染料。不仅丰富了用于卟啉染料的电子供体的种类,也为进一步将二芴胺衍生物引入到卟啉染料中的研究奠定了基础。     

新型有机荧光染料的设计、合成及在荧光成像中的应用

随着生命科学的发展,人们希望能够获得分子或离子生物学功能的直观信息,因此各种成像技术得以迅速发展.荧光成像以其非破坏性、灵敏度高、选择性好等优点,一直是人们关注的焦点.而荧光成像的发展受到荧光染料性质的制约,因此开发性能优异的荧光染料,特别是近红外荧光染料,是化学生物学一个重要的研究方向. 本论文以常用的荧光染料香豆素和罗丹明为基本单元,根据染料设计的基本原理,设计合成了几种新型的荧光染料,覆盖了从蓝绿到近红外的光谱范围,并将其成功应用于活细胞成像,这对生物学的研究有着重要的理论意义和实际应用价值.     

苯并噻唑碘的改进合成及其在染料敏化太阳电池中的应用

利用高压釜提高反应温度合成了3-甲基苯并噻唑碘(MBTI)和2,3-二甲基苯并噻唑碘(DMBTI),研究了杂环上2位甲基对苯并噻唑碘的热稳定性和熔点的影响;使用超微铂电极循环伏安法和电化学阻抗谱研究了苯并噻唑阳离子结构对I3-和I-的氧化还原行为及Pt电极/电解质界面的影响,并组装成染料敏化太阳电池(DSCs).结果表明:该合成方法具有操作简便,反应时间短,产物提纯容易,产率高的特点;DMBTI的熔点和热稳定性均高于MBTI;当电解质组成为0.1mol·L-1I2,0.1mol·L-1LiI,0.6mol·L-11-甲基-3-丙基咪唑碘(MPII),0.3mol·L-1DMBTI,溶剂为γ-丁内酯,组装的DSCs的短路电流密度为16.91mA·cm-2,开路电压为0.65V,填充因子为0.57,光电转换效率可达6.28%.     

含有七元碳环的有机共轭分子在光电材料中的应用

苯环是构成有机光电材料的主要单元,非苯系的七元环共轭体系则在有机光电材料中应用较少,直到最近几年才开始受到关注。由于七元环的前线轨道与六元环的明显差异和七元环容易被氧化而形成稳定的芳香性环庚三烯正离子的特点,它的引入可能给有机材料带来特殊的性能和应用。本文首先从历史的角度回顾了七元共轭碳环的发现、合成与结构研究。然后,对七元碳环共轭分子的结构骨架进行了分类,并对这些结构骨架的合成方法进行了总结。对七元碳环共轭分子在近红外吸收、有机场效应晶体管、有机太阳能电池、刺激-响应等领域的应用进行了重点介绍,并对该领域的发展前景进行了展望。     

含苯并噻二唑的吩噻嗪染料分子的设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

设计合成了三种含苯并噻二唑的吩噻嗪类有机染料光敏剂JY50~JY52,在对其光物理和电化学性质进行研究的基础上,使用三种染料对纳米TiO₂电极进行敏化制备太阳能电池器件,并系统研究了其光电转化效率及电荷传输阻抗等光伏特性.研究结果表明,在染料分子中引入共轭基团有助于其摩尔吸光系数的提升,从而提升光电流.两个长烷基链的引入能够有效地抑制染料分子激发态电子在TiO₂光阳极表面的电子复合,从而提升其电子注入效率.其中,在AM 1.5（100 mW·cm^-2）的模拟光强下,基于碘电解质的染料JY51电池器件获得了7.61%的光电转化效率.