染料敏化太阳电池钌系敏化剂

钌系敏化剂是染料敏化太阳电池（DSSC）研究最早也最成功的敏化剂类型之一,最高光电转换效率已达到11%以上。研究总结钌系敏化剂的结构、谱学性质、电化学性质与其光电转换性能之间的构效关系,对于设计合成新的具有更高性能的敏化剂、推进DSSC的实用化进程具有十分重要的意义。本文综述了钌系敏化剂的研究进展,将这类敏化剂按结构和性质进行分类,讨论了其分子结构、电子结构、谱学性质、电化学性质对其光吸收能力、电子注入效能、电荷传输与复合等因素的影响,并对其光电转换性能进行了详细评述,总结了其结构与光电转换性能之间的构效关系,概括了高效钌系敏化剂的结构特征,为更高效敏化剂的设计合成提供了有价值的参考。     

有机染料及其在染料敏化太阳电池中的应用

在染料敏化太阳电池中,染料敏化剂分成无机染料与有机染料两大类。无机染料受稀有金属钌的制约而成本较高,开发有机染料是降低染料敏化太阳电池成本的有效手段,成为目前研究的热点。本文从有机染料敏化剂的分子设计入手,简述了染料敏化太阳电池中有机染料敏化剂的基本结构,将有机染料敏化剂分为吲哚啉类染料、香豆素类染料、三苯胺类染料、菁...     

染料敏化纳米薄膜太阳电池中的染料敏化剂

简要介绍了化学太阳电池的原理和染料敏化剂的发展历史,将现有染料敏化纳米薄膜太阳电池(简称DSCs)中的染料敏化剂分为有机和无机两大类,详细介绍了其中的羧酸多吡啶钌、膦酸多吡啶钌、多核联吡啶钌染料和有机染料的研究进展;介绍了其它染料敏化剂和多种染料协同敏化的研究现状;评述了染料敏化剂在染料敏化纳米薄膜太阳电池中应用的研究进展。     

聚(4-乙烯基吡啶)的合成及其在染料敏化太阳电池中的应用

采用自由基聚合法合成了聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP),并用于制备染料敏化太阳电池的凝胶电介质.研究了P4VP含量对电解质和太阳电池性能的影响.结果表明,以P4VP为骨架通过化学交联固化液态电解质制备的有机胶体电解质体系有机相可溶剂化Li ,当其含量为7.5wt%时体系离子电导率可达5.77mS/cm与液态电解质相当.利用这种准固态电解质制备的敏化太阳电池在100mW/cm2,25℃下获得光电转换效率2.3%.     

联吡啶钌(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构及其在染料敏化太阳能电池中的应用

制备了一个多吡啶钌(Ⅱ)配合物[Ru(bipy)₂(Pyap)](PF₆)₂ (1)(bipy=2，2′-联吡啶，Pyap=4-(2-吡啶亚甲氨基)-苯酚)，研究了它在染料敏化太阳能电池中的应用，对它进行了元素分析、IR、 ¹H NMR、UV-Vis、PL、XRD、CV、IV等表征。将配合物1的水溶液自然蒸发，得到配合物[Ru(bipy)₂(Pyap)](PF₆)₂·H₂O (2)的晶体，我们测定了它的单晶结构，配合物2的晶体属单斜晶系，P2₁/c空间群。配合物1的乙腈溶液在410～490 nm处有较宽的对应于MLCT跃迁的紫外吸收峰。在波长为400 nm光的激发下，分别在436、463、490 nm处各出现了1个荧光发射峰。其CV曲线表明1有2对可逆的氧化还原峰，在-0.158 V处有1个不可逆的氧化峰。用配合物1作为光敏染料组装成电池，测得最大输出功率P_max为0.025 mW，短路电流I_sc为0.142 mA，开路电压V_oc为402 mV，填充因子ff为0.444，光电转化效率η为0.025%。     

聚（4-乙烯基吡啶）的合成及其在染料敏化太阳电池中的应用

采用自由基聚合法合成了聚（4-乙烯基毗啶）（P4VP），并用于制备染料敏化太阳电池的凝胶电介质。研究了P4VP含量对电解质和太阳电池性能的影响。结果表明，以P4VP为骨架通过化学交联固化液态电解质制备的有机胶体电解质体系有机相可溶剂化Li^＋，当其含量为7．5wt％时体系离子电导率可达537mS／cm与液态电解质相当。利用这种准固态电解质制备的敏化太阳电池在100mW／cm^2，25℃下获得光电转换效率2．3％。     

多吡啶钌染料和有机染料共染色的钴基敏化太阳电池

具有低费米能级的外球电子媒介体的开发带来了染料敏化太阳电池性能的重大进展.针对这种快复合器件,通过精细的调控二氧化钛表面的染料包覆层结构来有效抑制界面电荷复合是目前该领域的一个重要研究主题.在本文中,利用高吸收系数的多吡啶钌染料与具有三维立体结构的有机给受体染料对二氧化钛薄膜进行共染色.基于邻菲罗啉钴氧化还原电对,相对于纯钌基染料染色的器件,瞬态吸收与瞬态光电压衰减测试表明具有三维立体结构的有机染料的引入不仅提高了电子注入效率,还同时减慢了二氧化钛中的电子与氧化态染料及电解质中的电子受体之间的复合反应速率,使器件开路电压从808 mV提升到883 mV.这种界面光活性层微结构变化诱导的电子注入效率的改善和电荷复合的减慢还过补偿了因薄膜光吸收减弱带来的不利影响,获得了更大的光电流输出,在模拟AM1.5太阳光辐照条件下器件功率转换效率从8.5%提升到10.3%.     

钌多吡啶配合物的合成及结合DNA的研究

合成了咪唑并［ｆ］邻菲咯啉（ＩＰ）和２－苯基咪唑并［ｆ］邻菲咯啉（ＰＩＰ）两种新的配体及［Ｒｕ·（ｂｐ）２（ＩＰ）］￣（２＋）（简称ｂ２ＩＰ）、［Ｒｕ（ｂｐｙ）２（ＰＩＰ）］￣（２＋）（简称ｂ２ＰＩＰ）、［Ｒｕ（ｐｈｅｎ）２（ＩＰ）］￣（２＋）（简称ｐ２ＩＰ）和［Ｒｕ（ｐｈｅｎ）２（ＰＩＰ）］￣（２＋）（简称ｐ２ＰＩＰ）４种新混配物。用电子吸收、稳态发光、圆二色谱研究了配合物与小牛胸腺ＤＮＡ的结合情况。总的结合强度顺序为：ｂ２ＩＰ＜ｂ２ＰＩＰ≤ｐ２ＩＰ＜ｐ２ＰＩＰ，这与配体的平面大小、π电子扩展程度和疏水性顺序（ｂｐｙ＜＜ｐｈｅｎ＜ＩＰ＜ＰＩＰ）是一致的。证明了配合物与ＤＮＡ存在插入结合。ＣＤ谱表明这种结合有对映体选择性．     

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%.     

共吸附剂在染料敏化太阳电池中的应用

简述了染料敏化太阳电池中引入共吸附剂对光阳极界面进行修饰的作用机制。按照共吸附剂的分子结构特性和应用状况,初步将共吸附剂划分为胆酸衍生物共吸附剂、链状脂肪酸共吸附剂和多羟基化合物共吸附剂。综述了这几类共吸附剂在染料敏化太阳电池中的应用状况并进行了展望。     

多吡啶钌(Ⅱ)配合物的合成及其与RNA相互作用的光谱学研究

RNA是生物的重要组成物质 ,它参与蛋白质的生物合成 ,在基因的调控中起着重要的作用 ,并与一些疾病 ,如艾滋病等的诊断与治疗相关联 .与 DNA相比 ,RNA为单链 ,其戊糖为核糖 ,在碱基组成上没有胸腺嘧啶 ,取而代之的是结构十分相近的尿嘧啶 .RNA能自身回折 ,碱基在局部区域内象DN     

双核钌(II)多吡啶配合物与酵母RNA的相互作用研究

用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱滴定、稳态荧光淬灭和反向盐滴定实验研究了双核钌(II)配合物[(bpy)2Ru(ebipcH2)Ru(bpy)2](ClO4)4 {bpy=2,2'-联吡啶; ebipcH2=N-乙基-4,7-二(咪唑-[4,5-f]-(1,10-邻菲啰啉)-2-基)咔唑}与酵母RNA 的相互作用. 结果表明该双核配合物以插入方式与酵母RNA 作用, 在生理盐浓度下(≈150 mmol/L NaCl)该配合物与RNA 的相互作用明显强于DNA.     

双核钌(II)多吡啶配合物与酵母RNA的相互作用研究

用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱滴定、稳态荧光淬灭和反向盐滴定实验研究了双核钌(II)配合物[(bpy)₂Ru(ebipcH₂)Ru(bpy)₂](ClO₄)₄ {bpy＝2,2'-联吡啶; ebipcH₂＝N-乙基-4,7-二(咪唑-[4,5-f]-(1,10-邻菲啰啉)-2-基)咔唑}与酵母RNA的相互作用. 结果表明该双核配合物以插入方式与酵母RNA作用, 在生理盐浓度下(≈150 mmol/L NaCl)该配合物与RNA的相互作用明显强于DNA.     

钌(II)多吡啶配合物光断裂DNA的实验研究

研究了一系列钌(II)多吡啶配合物对pBR 322 DNA 的光断裂作用, 并与光谱法和粘度法的研究结果进行了对比. 实验结果表明, 钌(II)多吡啶配合物光断裂DNA的能力不仅与配合物与DNA相互作用的结合模式和结合强度有关, 还与配合物自身的电子结构有关; 钌(II)多吡啶配合物对DNA的光断裂存在立体选择性; 其断裂机理是激发态的配合物与溶液中的氧分子发生能量转移生成单线态氧活性氧化物种, 将鸟嘌呤碱基氧化而导致DNA断裂. 本研究对于遗传工程中的化学核酸酶以及以DNA为靶标的药物设计有重要的意义.     

钌(II)多吡啶配合物的合成、荧光性质及与脱氧核糖核酸DNA的 作用机制研究

设计合成含多个配位中心的多吡啶配体ODCIP (3,4-二氯基苯并咪唑并[4,5-f][1,10]邻菲咯啉)及其钌(II)多吡啶配合物[Ru(bpy)2ODCIP]2＋. 运用元素分析、红外光谱、核磁谱和质谱对配体及配合物进行结构表征. 利用紫外吸收光谱、荧光光谱和粘度法研究了[Ru(bpy)2ODCIP]2＋与DNA(脱氧核糖核酸)的作用机制、与Co2＋配位后与DNA的作用机制及其荧光变化情况. 结果表明[Ru(bpy)2ODCIP]2＋与DNA通过部分插入模式作用, [Ru(bpy)2ODCIP]2＋与Co2＋配位形成的双核配合物[Ru(bpy)2(ODCIP)Co]4＋也能与DNA插入结合. 进一步利用稳态荧光发射光谱、荧光淬灭实验等方法研究了单核配合物[Ru(bpy)2ODCIP]2＋和双核配合物[Ru(bpy)2(ODCIP)Co]4＋的荧光性质.     

二氧化钛多孔纳米片在染料敏化太阳电池中的应用

运用连续吸附反应法和化学腐蚀-沉积法,用ZnO/FTO(氟掺杂氧化锡)多孔纳米片为模板,制备了TiO2/FTO多孔纳米片。研究了吸附次数对形貌、光散射性能和染料敏化太阳电池性能的影响。最佳吸附次数为30,由此得到的太阳能电池的效率、短路电流密度Jsc、开路电压Voc和填充因子FF分别为:5.57%、9.26 mA·cm-2、0.835 V和72.04%。这个效率略高于P25(5.32%),但远高于ZnO(2.41%)。     

二氧化钛多孔纳米片在染料敏化太阳电池中的应用

运用连续吸附反应法和化学腐蚀-沉积法,用ZnO/FTO（氟掺杂氧化锡）多孔纳米片为模板,制备了TiO₂/FTO多孔纳米片。研究了吸附次数对形貌、光散射性能和染料敏化太阳电池性能的影响。最佳吸附次数为30,由此得到的太阳能电池的效率、短路电流密度J_sc、开路电压V_oc和填充因子FF分别为：5.57%、9.26mA·cm^-2、0.835V和72.04%。这个效率略高于P₂₅（5.32%）,但远高于ZnO（2.41%）。     

环保型准固态电解质的制备及在染料敏化太阳电池中的应用

本文介绍了一种制备染料敏化太阳电池(DSC)准固态电解质的新方法——混合溶剂法.该方法具有制作工艺简单、所用溶剂对人及环境无污染等优点.将混合溶剂法制备的准固态电解质应用于太阳电池,并系统研究了电解质组成及环境温度对电解质及其DSC性能的影响规律.     

钌(II)多吡啶配合物与DNA相互作用研究*

DNA是遗传信息的携带者和基因表达的物质基础,金属配合物与DNA的相互作用研究已受到广泛关注,成为生物无机化学的重要研究内容之一。本文简要评述了钌(II)多吡啶配合物在DNA识别、断裂及拓扑异构酶抑制方面的研究情况。     

有机小分子胶凝剂在准固态染料敏化太阳电池中的应用

染料敏化太阳电池(DSC)作为一种新型薄膜太阳电池,因具有价格低廉、高效等特点,受到各界的广泛关注。电解质作为DSC的主要组成部分,对电池效率和稳定性等性能有着重要的影响。本文简述了DSC工作原理及DSC用液态、固态及准固态电解质,从有机溶剂液态电解质和离子液体电解质两个方面,详细评述了有机小分子胶凝剂在准固态染料敏化太阳电池中的研究进展,并对其在准固态染料敏化太阳电池中的应用前景进行了展望。