一種香豆素類化合物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種香豆素類化合物及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 染料敏化太陽能電池（DyeSensitizedSolarCell,DSSC)憑借其成本低、可弱光 發(fā)電、光電轉(zhuǎn)化率不受溫度影響等特點，極有希望替代硅半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換部件，成為下一代 實用型高性能太陽能電池。染料敏化劑是DSSC中決定可見光吸收和光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵 結(jié)構(gòu)材料，具有結(jié)構(gòu)易設(shè)計修飾和加工、成本低、穩(wěn)定性好等特點。
[0003] 國內(nèi)外染料敏化劑的研究主要分兩類，一類為有機金屬配合物，第二類為非金屬 有機染料，具有摩爾吸光系數(shù)高、吸收光譜寬和可通過結(jié)構(gòu)修飾調(diào)變產(chǎn)生優(yōu)良電化學(xué)性能 等優(yōu)點，是近年來染料敏化劑的研究熱點。傳統(tǒng)的非金屬有機染料敏化劑的結(jié)構(gòu)通式為 "給體-31 共軛橋-受體"（Donor-Bridge-Acceptor，D--A)。如果在原有D-Ji-A結(jié) 構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一個受體或給體，不僅可以擴大n共軛體系，促進有機敏化色素分子吸 收光譜紅移，同時相較于n共軛橋的擴大而言更有利于有機敏化色素分子的穩(wěn)定性。例 如，朱為宏等于吲哚啉類敏化色素分子中引入苯并唑類等吸電子雜環(huán)，設(shè)計合成了一系列 D-A-Ji-A型吲哚啉雙受體敏化色素，獲得了具有較高短路電流和開路電壓的WS-2,其效 率達9.04%;Kim等則引入苯并噻二唑作為額外受體，報道了雙受體型香豆素類敏化色素 HKK-CM4,總效率為 5. 97%。
[0004] 香豆素及其衍生物作為一類分子內(nèi)共軛的電子轉(zhuǎn)移化合物，具有優(yōu)良的熒光量子 效率、高的摩爾吸光系數(shù)以及大的Stoke位移，廣泛地應(yīng)用于塑料著色、彩色熒光涂料、太 陽能聚集器的彩色熒光樹脂，以及感光材料、光敏材料、光盤記錄材料等高新技術(shù)領(lǐng)域。由 于在可見光區(qū)響應(yīng)度高、太陽光照射下穩(wěn)定性好，香豆素類染料分子作為一類發(fā)展前景良 好的染料敏化劑受到了廣泛關(guān)注。Hara等設(shè)計合成了一系列香豆素類染料敏化劑分子，光 電轉(zhuǎn)換效率最高達到8. 2% ;最近Kim等報道了以香豆素為給體的新型D-A- -A類雙受體 香豆素染料敏化劑分子，總效率為5. 97% ;于海濤則設(shè)計合成了新型的2D- -A類雙給體香 豆素染料敏化劑分子，其光電轉(zhuǎn)換效率達到了 5.53%。本發(fā)明以香豆素為給體，噻唑環(huán)為中 間受體，噻吩為橋鍵，氰乙酸或羅丹寧乙酸為錨合受體，設(shè)計合成了兩個新的香豆素雙受體 染料敏化劑。目前，尚無文獻報道該結(jié)構(gòu)的太陽能電池應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種香豆素類化合物及其 制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明主要將其應(yīng)用于染料敏化太陽能電池。
[0006] 所述的一種香豆素類化合物，其特征在于包括如式（I)、式（II)所示的化合物I 和化合物II:
【主權(quán)項】
1. 一種香豆素類化合物，其特征在于包括如式（I)、式（II)所示的化合物I和化合物 II，
2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的香豆素類化合物的制備方法，其特征在于包括如下步 驟： 1) 所涉及的中間體及反應(yīng)原料分別為如式(III)所示的化合物III、式(IV)所示的氰乙酸 和式（V)所示的羅丹寧乙酸：
2) 在有機溶劑I中，加入如式(III)所示的化合物III與如式(IV)所示的氰乙酸或式（V) 所示的羅丹寧乙酸，在堿性化合物的作用下，加熱回流攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完全后，過濾，濾餅用 有機溶劑II進行重結(jié)晶，獲得如式（I)所示的化合物I或式（II)所示的化合物II。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的香豆素類化合物的制備方法，其特征在于所述有機溶劑I為 乙腈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的香豆素類化合物的制備方法，其特征在于所述堿性化合物為 哌陡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的香豆素類化合物的制備方法，其特征在于所述有機溶劑II為 氯仿。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的香豆素類化合物的制備方法，其特征在于式(III)所示的化合 物III、式(IV)所示的化合物IV或式（V)所示的化合物V、堿性化合物的物質(zhì)的量之比為1 : 1-5-2. 5 :0? 05-0. 15,優(yōu)選為 1 :2. 0 :0? 1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的香豆素類化合物的制備方法，其特征在于有機溶劑I的體積 用量以式(III)所示的化合物III的物質(zhì)的量計為3-6mL/mmol，優(yōu)選為5mL/mmol。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的香豆素類化合物的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)時間為 4_8h，優(yōu)選為6h。
9. 一種香豆素類化合物作為染料敏化劑在太陽能電池上的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種香豆素類化合物及其制備方法和應(yīng)用。它以如式（Ⅲ）所示的化合物Ⅲ與如式（Ⅳ）所示的化合物Ⅳ或式（V）所示的化合物V為原料，在堿性化合物的作用下，加熱回流攪拌反應(yīng)一定時間，反應(yīng)完全后，經(jīng)過濾、重結(jié)晶獲得式（I）或式（Ⅱ）所示的香豆素類化合物，其反應(yīng)條件溫和、對設(shè)備要求低、操作簡單，得到的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁共振等認證，該化合物作為染料敏化劑組裝成的染料敏化太陽能電池具有較好的光電轉(zhuǎn)換效率，為染料敏化劑的篩選增添了新的可應(yīng)用物質(zhì)。
【IPC分類】H01G9-20, C07D417-14
【公開號】CN104610251
【申請?zhí)枴緾N201510045895
【發(fā)明人】韓亮, 祖曉燕, 康蕊, 李郁錦, 葉青, 高建榮
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月29日