[发明专利]一种以酰肼为锚固基团的锌卟啉染料敏化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以酰肼为锚固基团的锌卟啉染料敏化剂及其制备方法，该染料分子以锌卟啉为核心，引入经立体化螺双芴基团和长碳链修饰的吩噻嗪为电子供体端，引入含有苯并噻二唑吸电子基团的苯甲酰肼为电子受体端，从而得到了一种含有新型锚固基团的锌卟啉类染料敏化剂。该类染料通过简单的suzuki偶联、脱硅基、sonogashira偶联、肼解等反应即可合成得到，制备的染料分子应用于染料敏化太阳能电池中表现出了良好的光电转换性能，对于新型锚固基团的开发具有很好的借鉴意义，在新能源的开发和利用方面有一定的应用前景。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，主要涉及一种以酰肼为锚固基团的锌卟啉染料敏化剂及其制备方法。

背景技术

随着世界能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源的开发和利用已成为人类迫在眉睫的任务之一。染料敏化太阳能电池(Dye～Sensitized Solar Cells,DSSCs)具有制作简单、成本低廉、原料来源广泛、多色透明、光电转换效率较高以及环境友好等众多优点，这种高性价比的电池与传统的化石类能源相比具有很强的竞争力。1991年瑞士联邦高等工业学院的教授率先报道了染料敏化太阳能电池，以较低的成本得到了7.1％的能量转换效率。一个完整的染料敏化太阳能电池器件是由光阳极、敏化剂、电解质和对电极四个部分构成，其中敏化剂在提高器件的整体性能上起着至关重要的作用，因此开发高效稳定的染料敏化剂具有非凡的意义。

目前为止，研究人员已开发出一系列性能优异的染料敏化剂，包括多吡啶钌类、锌卟啉类和纯有机类等。虽然DSSCs经历了二十余年的发展，但是仍然存在着一些技术瓶颈，包括不理想的能量转换效率和较差的稳定性等。一般来说，高效的染料分子会被设计成基本的D～π～A构型，这主要基于其有效的分子内电荷传输性能。在这种结构之中，锚固基团决定了染料分子的吸附稳定性和电子注入时间。染料分子在光阳极表面的吸附稳定性直接影响了电池器件的寿命，因此新型锚固基团的开发也一直是DSSCs领域的研究热点。羧基是最为常用的一种锚固基团，这在The Journal ofPhysical Chemistry Letters(2012)，第3卷，第1531页～第1535以及ACS Applied Materials&Interfaces(2015)，第7卷，第3427页～第3455页有详细的描述，虽然羧基使得染料和光阳极之间有很好的电子耦合作用以及较高的电子注入效率，但是其稳定性不理想，在长时间光照或水分存在的情况下极易发生脱附行为，因此寻找开发出新型高效的锚固基团替代羧基有很好的科学意义。

发明内容

本发明目的是开发新型锚固基团以替代羧基，提供了一种以酰肼作为锚固基团的锌卟啉染料敏化剂及其制备方法，通过suzuki偶联、脱硅基、sonogashira偶联、肼解等反应，以锌卟啉为核心，在其两端分别引入电子供体端和电子受体端，从而合成出一种含有酰肼锚固基团的锌卟啉染料，操作简单，对于新型锚固基团的开发具有很好的借鉴意义。

本发明的目的在于合成一种以酰肼作为锚固基团的锌卟啉类染料，采用的技术方案如下：

以酰肼为锚固基团的锌卟啉染料敏化剂，其特征在于：以锌卟啉为核心，立体化螺双芴基团和长碳链修饰的吩噻嗪为电子供体端，含有苯并噻二唑吸电子基团的苯甲酰肼为电子受体端，该化合物结构如下：

以酰肼作为锚固基团，替代了常用的羧基锚固基团，提高了染料分子在光阳极表面的吸附稳定性。

上述的以酰肼作为锚固基团的锌卟啉染料敏化剂的制备方法，其特征在于：其合成路线如下：

详细制备步骤如下：

1)化合物3的合成：