[发明专利]含甲基供电子基团锌卟啉化合物的合成与应用

说明书

本发明公开了一种含甲基供电子基团锌卟啉化合物的合成及作为染料敏化剂的应用，属于化学合成技术领域和染料敏化太阳能电池技术领域。本发明以甲基作为供电子基团，由于其特殊的结构，能有效的抑制染料分子的聚集并且提供电子，将其引入卟啉染料敏化剂，使得卟啉分子具有良好的光、热和化学稳定性，在可见光区表现出很强的特征电子吸收光谱。因此，可将其作为染料敏化太阳能电池的优良敏化剂，并且作为锚钉卟啉进行轴向配位自组装构成染料敏化太阳能电池，在标准光照射下，这些电池具有向外界负载输出电流的能力，进一步促进光电转换效率。与传统的钌染料相比，卟啉染料敏化剂的原料简单易得，不需要使用贵金属材料，且对环境污染小。

技术领域

本发明涉及一种含甲基供电子基团锌卟啉化合物及其合成方法；本发明还涉及该含甲基供电子基团锌卟啉化合物作为染料敏化剂在制备染料敏化太阳能电池中的应用，属于化学合成技术领域和染料敏化太阳能电池技术领域。

背景技术

能源一直以来都是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。进入21世纪，随着人口数量的不断地增长，社会经济和科技的发展，能源供应短缺和生态环境污染问题变得越来越严峻，这些问题都已经成为人们讨论的热门社会话题。石油、天然气、煤等不可再生能源的大量使用，产生了严重的环境污染，并且其储量有限，在未来终有一日会被消耗殆尽。因此，为了解决日益严重的能源危机和环境污染问题，对可再生能源的研究变得越来越重要。目前，人们所知的可再生能源有地热能、海洋能、风能、潮汐能、生物质能以及水能等。本质上，风能、潮汐能、生物能以及水的重力势能都来自太阳能，太阳能作为一种优异可再生能源，与传统能源相比，具有储量丰富、地域广阔、清洁无害、供应持久、环境友好以及便于开发等优点，这使得太阳能拥有非常大的应用前景。

太阳能最有前途的开发利用技术莫过于光伏技术，而太阳能电池则可以通过光伏技术对太阳能进行有效的转化与利用。法国科学家E.Becquerel于1839年偶然发现了在金属电极上涂覆了卤化银或者氧化铜之后会产生光电现象，这是人类首次在实验中观测到光能可以转换为电能。自此，人类开始了探索光伏技术的漫长道路，历经多年的探索和研究，人们在光伏技术的利用和转化方面取得了巨大的进展。

卟啉由于其与叶绿素相似的结构，并且具有可调的强吸收性而成为有前途的染料敏化太阳能电池（DSSC）的敏化剂。染料敏化太阳能电池现在已经被证明具有相对较低的成本，简单且易于制造的工艺，稳定的电池效率，并且有较高效率等优点，这些优点使得DSSC受到专家学者的广泛关注和研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种含甲基供电子基团锌卟啉化合物：

本发明的另一目的是提供上述含甲基供电子基团锌卟啉化合物的合成方法；

本发明还有一个目的，就是提供上述含甲基供电子基团锌卟啉化合物作为染料敏化剂在制备染料敏化太阳能电池中的应用。

一、含甲基供电子基团锌卟啉化合物

含甲基供电子基团锌卟啉化合物的结构如下：

。

二、含甲基供电子基团锌卟啉化合物的合成

本发明含甲基供电子基团锌卟啉化合物的合成方法，包括以下工艺步骤：

（1）5-（4-吡啶基）-二吡咯甲烷的合成：将4-吡啶甲醛分散于吡咯中，在Ar气保护下，于85~95℃加热回流反应15~20h，冷却，减压蒸馏除去吡咯后，用二氯甲烷溶解，中性氧化铝柱层析，正己烷和乙酸乙酯重结晶，得淡黄色粉末状固体产物；

（2）5-（4-甲酸甲酯）苯基-二吡咯甲烷的合成：将吡咯滴加于稀盐酸中，于室温下避光搅拌15~20 min，得到吡咯的盐酸溶液；将对甲酰基苯甲酸甲酯溶于甲醇中，并将其滴加于吡咯的盐酸溶液中，于室温下反应10~15min；加入氨水调节pH至7~9，抽滤，水洗，正己烷冲洗，抽干，得白色粉末状固体产物；