三苯胺类太阳能电池染料敏化剂的研究进展

染料敏化太阳能电池(简称DSSC)以成本低、易于制造、可大面积生产和环保的特点受到广泛关注。染料敏化剂是DSSC的核心组成部分,起着收集太阳光并将激发态电子注入到半导体导带的作用,对光电转换效率至关重要。有机染料易于合成,通过分子设计可以调控光物理和电化学特性。三苯胺是强的供电子基团,其非平面空间结构使得染料分子聚集程度减弱,这些性能均有利于提高染料的吸收性能和电子传输效率。以三苯胺或取代三苯胺作为给电子体的有机染料敏化剂,提高了太阳能电池的光电转化效率,是近年来的研究热点。     

靶向脂滴的三苯胺衍生物的设计合成及荧光成像

以三苯胺、4-吡啶-甲醛为主要原料制备了一种新型的三苯胺衍生物L,通过质谱、核磁共 振波谱对化合物L的结构进行了表征。利用紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱研究了化合物L的光 学性能。结果表明,化合物L的紫外可见吸收光谱受溶剂极性影响较小（PBS溶剂除外）,但其荧光光 谱受溶剂极性影响较大。MTT实验和激光共聚焦细胞成像实验结果表明,化合物L具有较高的细胞 存活率和较好的细胞相容性,对脂滴有较好的靶向性,可用于监测细胞内脂滴的数量变化情况。     

一个新的有机光敏剂的合成、表征及其敏化纳米TiO_2光解水析氢性能研究

以三苯胺和苯乙酮为原料,设计合成了一个新的具有D-π-A结构的有机光敏剂(E)-2-氰基-2-((Z)-5-(4-(二苯基氨基)亚苄基)-4-苯基噻唑-2(5H)-亚基)乙酸乙酯(TPAD),并通过核磁1 HNMR,13 CNMR,IR,UV-Vis,XRD和SEM等手段对目标化合物的结构和性质进行表征.制备了复合光催化剂TPAD/Pt(w=0.5%)TiO_2,构建了以TPAD/Pt(w=0.5%)/TiO_2为光催化剂,三乙胺为牺牲剂的产氢体系,系统研究了三乙胺的体积分数、乙腈与水的比例及溶液的pH值等因素对目标光催化剂析氢活性的影响.结果表明:在可见光照射下,当三乙胺的体积分数浓度为5%,pH值为10,乙腈/水的体积比为1∶1时,经3h光照后,体系的析氢量达最大值370μmol,平均析氢速率达25 933.3μmol·h-1·g-1.     

共轭单元调控三苯胺类敏化染料电子激发性质的计算研究

为了增强传统乙烯键π桥的拉电子能力,针对经典D-A-π-A型三苯胺基敏化染料在电荷转移过程中的分子内回流现象,通过在额外受体苯并噻二唑和π桥乙烯之间增加苯、噻吩、呋喃和吡咯等共轭单元设计了4个新的染料分子,基于第一性原理计算探究了共轭单元对染料RL1激发态的调控作用。结果表明,苯并噻二唑在起到额外受体电子推拉作用的同时,由于较强的吸电子能力,导致一定的电子回流;设计的4种染料分子与RL1染料相比,苯、噻吩、呋喃和吡咯既减弱了苯并噻二唑的吸电子能力,又起到了一定的电子供体作用,明显增强了氰基乙酸基团的吸电子能力。在染料分子的设计和合成中,研究结果可为进一步提升染料的光电转化效率提供理论依据。     

硝基取代的三苯胺光物理性质的研究

采用乌尔曼反应方法合成了既有电子给体胺基,又有电子受体硝基的三种化合物∶4-硝基三苯胺(NTPA)、4,4’-二硝基三苯胺(DNTPA)及4,4’,4″-三硝基三苯胺(TNTPA)。研究了取代基的数目、溶剂极性、温度、浓度和猝灭剂对它们吸收光谱和荧光光谱的影响。结果表明∶化合物的浓度强烈地影响着聚集态形式。在一般极性和非极性溶剂中,化合物的吸收波长DNTPA>TNTPA>NTPA,并随溶剂极性的增大而红移。以罗丹明B为标准物,计算了NTPA、DNTPA和TNTPA的荧光量子产率。通过量子化学计算了基态和激发态的分子电偶极矩μg和μe,当溶质分子的μ越大,溶质分子与极性溶剂分子间的作用力也越大,相应的基态与激发态之间的能级差也越小,吸收光谱移动的越多。稀溶液的荧光谱图在长波长处出现激基缔合物的荧光,而在浓溶液中荧光峰则完全自猝灭。荧光发射强度在实验温度范围内随温度的升高而下降,最后讨论了荧光发射机理。三苯胺衍生物可以作为溶剂极性性能的荧光指示剂。     

多三苯胺取代咔唑、氧芴、硫芴空穴传输性能的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)研究了多三苯胺取代咔唑、氧芴及硫芴三类化合物(TnC、TnDF、TnDT,n=1~4)的结构和光电性质.结果表明,芳香环中杂原子N、O、S的影响相对较小,三类化合物的结构、电化学及光学性质主要取决于三苯胺取代基的数目,即取代基数目增加,热稳定性增强,空穴传输性能提高,吸收光谱和发射光谱红移.计算发现,设计的化合物T4DF和T4DT与T4C类似,其热稳定性和空穴传输性能优于常用材料N,N'-二苯基-N,N'-二(1-萘基)-(1,1-联苯基)-4,4'-二胺(NPB)和N,N'-二(3-甲苯基)-N,N'-二(苯基)联苯胺(TPD),有望成为空穴传输型材料.     

含三联吡啶基团的聚三苯胺类电致变色薄膜的制备及性能研究

以4-甲酰基三苯胺和2-乙酰基吡啶为原料合成了配体TPAtpy，再与二价钴离子配位制备配合物Co (TPAtpy)₂，最后在ITO玻璃表面采用电化学聚合制备了两种电致变色薄膜poly-TPAtpy和poly-Co (TPAtpy)₂。由于Co (Ⅱ)金属离子与有机配体之间有较强的相互作用，金属配位聚合物具有更好的稳定性，poly-Co (TPAtpy)₂比poly-TPAtpy表现出更好的电致变色性质，poly-Co (TPAtpy)₂的光学对比度高达76.5％（750 nm），着色效率高达570.1 cm²/C，响应时间较短(着色时间：12.8 s；褪色时间1.8 s)。