[发明专利]酰腙锌卟啉及其配合物的合成和应用

权利要求书

1.一种酰腙锌卟啉化合物，其化学结构式为：

 

其中，R为 2-吡啶甲醛、水杨醛、2-乙酰苯并咪唑。

2.如权利要求1所述酰腙锌卟啉化合物的合成方法，包括以下工艺步骤：

（1）5,10,15,20-四(4-甲氧基羰基)苯基卟啉的合成

将吡咯和4-甲酰基苯甲酸甲酯以 1:1~1:1.2的摩尔比溶解在二氯甲烷中，加入吡咯摩尔量0.6~0.7倍的甲烷磺酸作为催化剂，室温反应25~30分钟；再加入吡咯摩尔量0.8~0.9倍的二氯二氰对苯醌，均匀搅拌，然后加入三乙胺中和甲烷磺酸，使体系的 pH=6.8~7.2；反应液经旋蒸浓缩，二氯甲烷洗脱，干燥，得紫色粉末状产物5,10,15,20-四(4-甲氧基羰基)苯基卟啉；

（2）5,10,15,20-四(4-甲氧基羰基)苯基锌卟啉的合成

将5,10,15,20-四(4-甲氧基羰基)苯基卟啉溶解在三氯甲烷中，加入Zn(OAc)₂·2H₂O的甲醇溶液，回流反应3~5小时；除去溶剂，收集紫红色固体，用乙醇、水洗涤，干燥，得产物5,10,15,20-四(4-甲氧基羰基)苯基锌卟啉；

所述Zn(OAc)₂·2H₂O的甲醇溶液的浓度1~1.5 mmol/L，Zn(OAc)₂·2H₂O的用量为5,10,15,20-四(4-甲氧基羰基)苯基卟啉摩尔量的4~5倍；

（3）5,10,15,20-四(4-苯甲酰肼)基锌卟啉的合成

将5,10,15,20-四(4-甲氧基羰基)苯基锌卟啉搅拌溶解在三氯甲烷中；将水合肼溶解在乙醇中，搅拌下混合这两种溶液后，在70~80℃下回流20~24小时；旋蒸浓缩，用蒸馏水析出绿色沉淀，抽滤，滤饼用水、三氯甲烷分别洗涤；于70~80℃下恒温干燥，收集墨绿色产物5,10,15,20-四(4-苯甲酰肼)基锌卟啉；

所述5,10,15,20-四(4-甲氧基羰基)苯基锌卟啉与水合肼的摩尔量比为1:4~1:5； 

（4）酰腙锌卟啉化合物的合成

将5,10,15,20-四(4-苯甲酰肼)基锌卟啉搅拌溶解在DMF中；将5,10,15,20-四(4-苯甲酰肼)基锌卟啉摩尔量4~5倍的氮杂环醛或氮杂环酮溶解在乙醇中；搅拌下混合两种溶液，在70~80℃下回流7~8小时；反应完成后除去溶剂，用乙醚析出沉淀，抽滤，重结晶，收集沉淀粉末，得到酰腙锌卟啉化合物；

所述氮杂环醛为2-吡啶甲醛或水杨醛，所述氮杂环酮为2-乙酰苯并咪唑。

3.如权利要求1所述酰腙锌卟啉作为染料敏化剂在制备染料敏化太阳能电池中的应用。

4.如权利要求3所述酰腙锌卟啉作为染料敏化剂在制备染料敏化太阳能电池中的应用，其特征在于：先将TiO₂纳米结构双层膜电极在0.3~2mmol 的锚钉分子——4-[(吡啶基-4-甲基)氨基]苯甲酸的水溶液中浸泡1~24h，晾干；再在1.5~2.5mmol的酰腙锌卟啉三氯甲烷溶液中浸泡1~24h；这时，锚钉分子和酰腙锌卟啉分子以轴向配位的方式吸附在电极上，并能保证90%的以上的覆盖率；然后将纳米铂的玻璃电极同TiO₂纳米结构双层膜电极加热熔融密封，最后将电解质材料注入到两个电极的缝隙中，即构成染料敏化太阳能电池。

5.如权利要求3所述酰腙锌卟啉作为染料敏化剂在制备染料敏化太阳能电池中的应用，其特征在于：将TiO₂纳米结构双层膜电极在0.3~2mmol的锚钉分子—— 4-[(吡啶基-4-甲基)氨基]苯甲酸的水溶液中浸泡1~24h，晾干；再在1.5~2.5mmol的（Zn(NO₃)₂·6H₂O或Co(NO₃)₂·6H₂O的水溶液中浸泡1~24h，然后在1.5~2.5mmol的酰腙锌卟啉的三氯甲烷溶液中浸泡1~24h；这时，锚钉分子和金属、酰腙锌卟啉以侧向配位的方式吸附在电极上，并能保证保证90%的以上的覆盖率；最后将纳米铂的玻璃电极同TiO₂纳米结构双层膜电极加热熔融密封，将电解质材料注入到两个电极的缝隙中，即构成了染料敏化太阳能电池。