[发明专利]一类含有苯氧基长碳链的二噻吩并吡咯功能染料及应用

说明书

一类含有苯氧基长碳链的二噻吩并吡咯功能染料及应用，其属于精细化工和光电化学材料的技术领域。染料的结构是以二噻吩并吡咯的衍生物为电子供体含有用来传递电子的桥以及电子受体的功能性染料。该类染料具有良好的光谱吸收能力，并且在电池中具有良好的光稳定性及热稳定性，因此该类染料可以作为光敏染料用于染料敏化太阳能电池中。

技术领域

本发明是关于一类含有苯氧基长碳链的二噻吩并吡咯功能染料及应用，其属于精细化工和光电化学材料的技术领域。

背景技术

随着当前社会的发展，煤，石油和天然气等不可再生能源正在不断地被消耗，并且伴随着大量的空气污染问题，因此可再生能源开始逐渐吸引众多研究学者的关注。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的能源，每年到达地球表面的能量约为1.892×10¹³吨，并且在利用过程中不会产生任何污染问题。

1991年Grätzel团队首次提出将金属联吡啶化合物吸附在纳米多孔的半导体TiO₂膜上制作而成染料敏化太阳能电池，开启了染料敏化太阳能电池发展的新篇章。在这一类光伏器件中，光敏染料作为器件的引擎发动机，起着至关重要的作用。起初著名的光敏染料，例如N3，N719等都是以钌金属作为配合物（M. Grätzel, et al. J. Am. Chem. Soc.,1993, 115, 6382和M. Grätzel, et al.Chem., Commun., 1997,1705），但是由于金属钌成本过高，随后人们开始逐渐报道锌卟啉类的光敏剂，并一度达到了13%的光电转化效率（M. Grätzel, et al. Nature Chemistry,6, 242–247(2014)）。但是由于其产率较低，往往最终收率不到10%，限制了染料敏化太阳能电池的规模化生产及应用。

二十一世纪，人们开始将目光转向纯有机类光敏染料的开发，基于供体-π桥-受体的纯有机光敏染料，由于其结构可调性，环境友好及较大的摩尔消光系数逐渐受到关注。噻吩作为良好性能的光电材料，成本廉价易于获得。基于此，本文设计了一类含有苯氧基长碳链的二噻吩并吡咯功能染料，该类化合物具有体积小，易于合成，具有光谱吸收宽、产率高等特点。

发明内容

目前应用在染料敏化太阳能电池的光敏剂，金属类染料成本昂贵，有机类染料的结构过于复杂，制备流程产率低，为了进一步降低成本，我们设计了一类含有苯氧基长碳链的二噻吩并吡咯功能染料。

本发明采用的技术方案：本发明提供了一种新型功能染料，其具体结构式如下：

其中，R1为C4-C10的直链烷烃或支链烷烃；R2为C1-C10的直链烷烃或支链烷烃；R4为H、C3-C10的直链烷烃或支链烷烃。

其合成路线如下: