[发明专利]高纯度联吡啶钌络合物的合成方法

说明书

本发明涉及高纯度联吡啶钌络合物的合成方法，所述联吡啶钌络合物的结构通式如式(1)所示，所述合成方法包括：步骤A)：将式(II)所示的化合物与式(III)所示的化合物在第一极性有机溶剂中加热反应；步骤B)：向步骤A)的反应生成液中，添加式(IV)所示的化合物继续加热反应；步骤C)：向步骤B)的反应生成液中添加硫氰酸盐，继续加热反应，生成式(V)所示的化合物；步骤D)：将步骤C)得到的产品用柱层析方法提纯，得到经纯化的式(V)所示的化合物；步骤E)：将步骤D)得到的经纯化的式(V)所示的化合物与碱或酸在第二极性有机溶剂中加热水解，生成式(1)所示的化合物，式(1)、(II)、(III)、(IV)、(V)如说明书定义。

技术领域

本发明涉及有机合成领域，特别涉及一种用于染料敏化型太阳能电池的高纯度联吡啶钌络合物的合成方法。

背景技术

作为常规能源替代品的可再生能源，太阳能电池备受关注，人们对其进行了各种探索。太阳能电池是一种将光能转换为电能的光电转换装置，由于以太阳光作为能源，具有广泛的应用前景。

应用了由染料敏化的光感应电子移动的染料敏化型太阳能电池(以下简称为DSSC(Dye-Sensitized Solar Cell))，近年来作为代替硅(Si)类太阳能电池等的下一代太阳能电池受到关注，并被广泛地研究。作为敏化染料，使用能够有效地吸收可见光附近的光的物质，例如钌(Ru)络合物等。

作为染料敏化型太阳能电池，由于具有较高的光电转换效率，不需要真空装置等高投入的制造装置，而且能够使用氧化钛等便宜的半导体材料以极高的生产率简单地制造，所以有潜力成为新一代的太阳能电池。

目前广泛研究的钌(Ru)络合物光敏染料，其共同特征在于，都含有4,4’-二羧基-2,2’-联吡啶(4,4’-dicarboxylate-2,2’-bipyridyl，dcbpy)配体。吸附了敏化染料的介孔型多孔二氧化钛膜是确保具有高光电转换效率的新型太阳能电池的关键部分。另外，良好的稳定性使其实际应用成为可能。

Chia-Yuan Chen等(文献Chia-Yuan Chen et al.,Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45(35),5822-5825)合成了一种含有一个dcbpy配体和一个4,4’-二(5-(5-辛基噻吩-2-基)噻吩-2-基)-2,2’-联吡啶(4,4’-bis(5-(5-octylthiophen-2-yl)thiophen-2-yl)-2,2’-bipiridine)，abtpy)的新型钌络合物光敏染料，即简称为Z991的顺-二(异硫氰基)-(2,2’-联吡啶-4,4’-二羧酸)-(4,4’-二(5-(5-辛基噻吩-2-基)噻吩-2-基)-2,2’-联吡啶)合钌(II)络合物(Ru(abtpy)(dcbpy)(NCS)₂)。由于具有较高的电流密度和光电转化效率，这种代号为Z991或CYC-B1的光敏染料在DSSC中拥有着广泛的应用前景。

由于联吡啶钌络合物染料敏化太阳能电池的性能对于染料的纯度有很高的要求，杂质和异构体的存在会使电池显著恶化，但是使用目前的合成方法得到的产品纯度低，需要进一步提纯，步骤繁琐，效率低下，成本昂贵，限制了它们在染料敏化太阳能电池中的应用。

关于联吡啶钌络合物染料的合成已有文献报导：

非专利文献1：Chia-Yuan Chen et al.,Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45(35),5822-5825；

非专利文献2：Md.K.Nazeeruddin et al.,Inorg Chem.,1999,38,6298-6305；

非专利文献3：Peng Wang et al.,Nature materials,2003,402-407；

非专利文献4：Farah Matar et al.,J.Mater.Chem.,2008,18,4246-4253；