[发明专利]钌络合物的提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够适用于染料敏化太阳能电池的钌络合物的提纯方法，特别涉及能够高纯度、高收率、低成本地获得钌络合物的方法。

背景技术

能源已成为当今人们积极发展与解决的重要课题之一，然而目前所仰赖的化石能源日益耗竭，而且过度地使用化石能源带来了严重的污染问题。在诸多可再生替代能源中，以太阳能最受关注，其原因在于该类能源含量最为丰富且开发与应用受地形、地貌等因素的限制较小，对环境的影响也非常小，可以通过适当的设备或装置将太阳能直接转换为常用的电能。这种设备或装置即为太阳能电池。

近年，由与O'Regan提出了一种应用了由染料敏化的光感应电子迁移的太阳能电池，即染料敏化太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell，以下简称为DSSC）。作为代替硅（Si）类太阳能电池等的下一代太阳能电池备受关注，并被广泛研究。其中的敏化染料使用能够有效地吸收可见光附近的光的物质，例如钌（Ru）络合物等，己成为目前在DSSC相关领域中相当重要的开发方向之一。

近来，该领域正在大力研究的钌（Ru）络合物光敏染料，其共同特征在于，都含有2,2’-联吡啶-4,4’-二羧酸（2,2’-bipyridyl-4,4’-dicarboxylic acid，也被称为4,4’-二羧基-2,2’-联吡啶（4,4’-dicarboxylate-2,2’-bipyridyl），以下简称为“dcbpy”或“L”）配体。包括，分别通称为N3、N719的顺-二（异硫氰基）-二（2,2’-联吡啶-4,4’-二羧酸）合钌（II）络合物（cis-di(thiocyanato)bis-(2,2’-bipyridyl-4,4’-dicarboxylate)ruthenium(II)）、顺-二（异硫氰基）-二（2,2’-联吡啶-4,4’-二羧酸）合钌（II）二-四丁基铵络合物(cis-di(thiocyanato)bis-(2,2’-bipyridyl-4,4’-dicarboxylate)ruthenium(II)bis-tetrabutylammonium)。虽然詹文海等在专利文献CN101851255A中，优化了它们的合成工艺，使其成本大幅度降低，并通过制备型高效液相色谱法（Preparative HPLC，以下简称“Prep.HPLC”）获得了高纯度的产品。但因其较低的稳定性、耐久性及光电转化效率，限制了它们在DSSC中的广泛应用。

后来，研究人员合成了一系列分子中含有一个dcbpy配体和一个新型二联吡啶衍生物配体的新型钌络合物光敏染料。这些新型光敏染料的一个共同的特征在于，具有优异的吸光能力，具有较高的吸光系数（Absorption coefficient），从而可以较有效地将太阳光吸收并转化成电流输出。

Chia-Yuan Chen等（文献Chia-Yuan Chen et al.,Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45(35),5822-5825）合成了一种含有一个dcbpy配体和一个二（4,4’-2,2’-（5-辛基噻吩-2-基）噻吩-2基）-二联吡啶（4,4’-bis(5-(5-octylthiophen-2-yl)thiophen-2-yl)-2,2’-bipiridine）（以下简称为“abtpy”或“L”’）的新型钌络合物光敏染料，即顺-二(异硫氰基)-(2,2’-联吡啶-4,4’-二羧酸)-(4,4’-二(5-(5-辛基噻吩-2-基)噻吩-2-基)-2,2’-联吡啶)合钌(II)络合物（cis-di(thiocyanato)-(2,2’-bipyridyl-4,4’-dicarboxylate)(4,4’-bis(5-(5-octyl-thiophen-2-yl)thiophen-2-yl)-2,2’-bipiridine)ruthenium(II)），其代号为CYC-B1或Z991，也可表示为Ru(dcbpy)(abtpy)(NCS)₂，其结构式如下式（71）所示：

其中，A₁为H。

由于具有较高的电流密度（Photocurrent density）和光电转化效率，这种代号为CYC-B1或Z991的光敏染料在DSSC中拥有着广泛的应用前景。