[发明专利]基于二苯胺-氮杂蒽的聚合物染料的制备及在染料敏化太阳能电池中的应用

权利要求书

1.一种基于二苯胺-氮杂蒽的聚合物染料，其特征在于具有如下的化学结构通式1：

通式1中，D₂为：

通式1中，π为:

通式1中，X为:O或S；

通式1中，R为:

柔性基团。

2.根据权利要求1所述的基于二苯胺-氮杂蒽的聚合物染料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

通式1中取R为异辛基，π单元为噻吩，A为氰基丙烯酸；当π单元与R单元不同时，合成方法也相同；

(1)在三口瓶内，将2-4gN-异辛基氮杂蒽溶于10-30mL无水四氢呋喃溶液中；然后用恒压滴液漏斗缓慢滴加10-30mL含1-3gN-溴代琥珀酰亚胺的无水四氢呋喃溶液，1小时滴完，冰水浴反应8-12小时，旋干溶剂，粗产物用柱色谱分离纯化，石油醚做洗脱剂，制得2-溴代氮杂蒽；

(2)将2.5-5g步骤(1)所得2-溴代氮杂蒽和1-2g5-醛基噻吩-2-硼酸溶于40-60mL无水四氢呋喃(THF)溶液中，然后加入2-3g无水硫酸钾和0.05-0.15gPd(PPh₃)₄，氮气保护条件下，60-80℃回流24小时；冷却，除去有机溶剂，二氯甲烷溶解，蒸馏水洗三次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤旋干，粗产物用柱色谱分离纯化，制得2-噻吩醛-氮杂蒽；

(3)将1g步骤(2)所得2-噻吩醛-氮杂蒽溶于10-30mL无水四氢呋喃溶液，然后缓慢滴加10-30mL含0.1-1gN-溴代琥珀酰亚胺(NBS)的无水四氢呋喃溶液，1小时滴完，冰水浴反应至完全，旋干溶剂，二氯甲烷溶液溶解，蒸馏水洗3次，有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，旋干，粗产物用柱色谱分离纯化，制得7-溴-2-(4-醛基噻吩)-氮杂蒽；

(4)将1.5-4g步骤(3)所得7-溴-2-(4-醛基噻吩)-氮杂蒽与1.0g二苯胺溶于20-40mL无水甲苯溶液，然后加入0.01-0.1gPd(OAc)₂、0.1-1gt-BuOK和0.1-1mLP(t-Bu)₃，氩气保护，反应过夜，冷却，然后用乙酸乙酯萃取，有机层用饱和食盐水洗3次，有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，旋干，粗产物用柱色谱分离纯化，制得7-二苯胺-2-(4-醛基噻吩)-氮杂蒽；

(5)将1.5-4g步骤(4)所得7-二苯胺-2-(4-醛基噻吩)-氮杂蒽溶于90-110mL无水四氢呋喃中，避光、0℃条件下滴加1-2gN-溴代琥珀酰亚胺，1小时滴完，0℃反应1小时，移至室温反应12小时，蒸馏水猝灭反应，旋干溶剂，无水二氯甲烷萃取，有机层用无水硫酸镁干燥，旋干，柱色谱纯化，制得单体7-(4,4’-二溴-二苯胺)-2-(4-醛基噻吩)-氮杂蒽；

(6)将0.5-1.5g步骤(5)所得7-(4,4’-二溴-二苯胺)-3-(4-醛基噻吩)-吩噻嗪、0.1-1g吩噻嗪二硼酸酯和0.05-0.2gPd(pph₃)₄加入到10mL无水甲苯中，再加入3mL浓度为2mol/L的K₂CO₃；100℃聚合物反应48小时；倒入250mL无水甲醇溶液中，过滤收集沉淀，沉淀用无水甲醇、正己烷分别索提24小时，最后用CHCl₃提取24小时，得黑色固体即；

(7)将0.5-1.5g步骤(6)所得产物、0.1-0.4g氰基乙酸和10-30mL分析纯氯仿加入反应瓶；氮气保护，搅拌溶解；使用注射器打入0.6-1mL分析纯哌啶，升温回流，反应7小时；反应完全后冷却至室温，依次用浓度为2mol/L的盐酸溶液和饱和食盐水洗涤；有机相合并，无水硫酸镁干燥；过滤，旋蒸除去溶剂，得深红色固体即基于二苯胺-氮杂蒽的聚合物染料。

3.根据权利要求1或2所述的基于二苯胺-氮杂蒽的聚合物染料的应用，其特征在于基于二苯胺-氮杂蒽的聚合物染料应用到染料敏化太阳能电池中。