[发明专利]一类三向延长共轭链吩噻嗪染料及其在染料敏化太阳电池中的应用

权利要求书

1.一类三向延长共轭链吩噻嗪染料，其特征是具有以下结构通式：

其中：R₁～R₂为氢、C₁～C₂₀的直链烷基、C₁～C₂₀的支链烷基、C₁～C₂₀的酰胺基、C₁～C₂₀的烷氧基或卤素，R₁、R₂相同或不同，m为1～6的自然数；Ar为芳香环，且

其中，X₁～X₄为氢、C₁～C₂₀的直链烷基、C₁～C₂₀的支链烷基、C₁～C₂₀的酰胺基、C₁～C₂₀的烷氧基或卤素，X₁～X₄相同或不同；X₅和X₆为氢、C₁～C₂₀的直链烷基、C₁～C₂₀的支链烷基或C₁～C₂₀的烷氧基，X₅和X₆相同或不同；X₇和X₈为氢、C₁～C₂₀的直链烷基或C₁～C₂₀的支链烷基或卤素，X₇和X₈相同或不同。

2.权利要求1所述一类三向延长共轭链吩噻嗪染料在染料敏化太阳电池中的应用，其特征在于：所述染料敏化太阳电池主要由光阳极、光阴极及光阳极基板、光阴极基板和电解质组成；光阳极基板、光阴极基板均采用导电玻璃，光阳极基板工作区域一侧导电玻璃中间设有纳米多孔Ti0₂薄膜，并浸染有所述三向延长共轭链吩噻嗪染料；光阴极基板工作区域一侧电玻璃中间设有催化剂（Pt）层；光阳极和光阴极相对间隔设置，所述中间纳米多孔Ti0₂薄膜周边用密封材料密封形成密闭的腔体，腔体内填充有电解质。

3.权利要求1所述一类三向延长共轭链吩噻嗪染料在制备染料敏化太阳电池中的应用，其特征在于制备步骤包括：

a.导电玻璃（FTO）的预处理：将导电玻璃依次在去油剂、无水乙醇和去离子水中用超声波充分清洗，然后烘干备用；

b.TiO₂纳晶颗粒及其浆料的制备：室温下，10mL Ti(OBu)₄和20mL EtOH的混合液搅拌后，搅拌下于上述溶液中加入18mL乙酸和50mL去离子水并维持搅拌1h，然后将此混合液移入高压釜于230℃下处理12h，自然冷却至室温，将所得悬浊液过滤，分别用去离子水和乙醇洗涤多次，50℃下于烘箱中烘6h至干，得到粒径约为20nm的TiO₂纳晶颗粒；

c.取TiO₂纳晶颗粒1.0g，分别加入乙醇8.0mL、乙酸0.2mL、松油醇3.0g、乙基纤维素0.5g，将此混合物充分研磨40min，然后泥浆物经超声作用15min后得到所需的白色粘性TiO₂纳晶浆料；

d.纳晶TiO₂膜的制备：将处理好的导电玻璃导电面朝上，将丝网板放置于玻璃上方，控制1cm的网距，再将TiO₂纳晶浆料置于丝网上进行印刷，每次印刷的TiO₂膜需放入125℃的烘箱内烘烤5分钟，以便有机溶剂挥发；单次印刷的TiO₂膜厚度约为4μm，重复数次得到厚度约16μm的TiO₂膜；将制备好的TiO₂膜放于马弗炉中依次在在如下不同的温度下处理：325℃烘焙5min，375℃烘焙5min，375℃烘焙5min，450℃烘焙15min，500℃烘焙15min)，而后将烘焙好的TiO₂浸于70℃0.04M的TiCl₄水溶液中处理30min；将处理结束的TiO₂膜取出并用去离子水反复冲洗干净后，置于马弗炉中升温520℃再次烘焙30min，冷至室温后置于密封袋并存于干燥器中备用；

e.染料溶液的配制：将权利要求1所述的吩噻嗪染料溶于四氢呋喃和二氯甲烷中，配制成5×10^-4mol·L^-1染料溶液；

f.电解质溶液的配制：用乙睛和戊腈配制的含有0.6M1-甲基-3-丙基碘化咪唑嗡，0.1M硫氰酸胍，0.03M I₂和0.5M对叔丁基吡啶的溶液；

g.光阳极的敏化：步骤d制备的光阳极纳米多孔TiO₂薄膜层浸染步骤e配制的染料溶液；

h.将H₂PtCl₆·6H₂O溶于异丙醇溶液中，配制成浓度为5×10^-3M的溶液，然后将配好的液体滴在干净的导电玻璃表面上，并用玻棒滚动使之均匀涂覆在表面，将其自然晾干后置于马弗炉中400℃下烧结15min，此时H₂PtCl₆由于热分解生成Pt而沉积在导电玻璃表面，降温后将其取出，切割成设定的尺寸并浸泡于无水乙醇中备用；

i.在TiO₂电极上盖一个铂电极，两边用夹子固定即形成了待测的开放性敏化染料太阳电池；将步骤d制备的电解液从对电极的小孔中注入；待两个电极之间没有气泡后，将其密封，制得染料敏化太阳电池。