[发明专利]一种含N-噻吩基苯二胺衍生物合Co(II)的聚合金属配合物及其制备方法与用途

说明书

本发明公开了如式1所示的一种D‑A‑π‑A型含N‑噻吩基苯二胺衍生物合Co(II)的聚合金属配合物染料敏化剂及其制备方法与用途。该聚合金属配合物以4,8‑双[5‑(2‑乙基己基)噻吩‑2‑基]苯并[1,2‑B:4,5‑b]二噻吩（BDTT）为电子给体（D）,以N‑噻吩基苯二胺衍生物合Co(II)配合物为辅助电子受体（A）来提高分子内电子传输性能，Co(Ⅱ)的辅助配体8‑羟基喹啉衍生物为π桥，氰基（‑CN）和羧基（‑COOH）为电子受体（A）和锚定基团，通过yamamoto反应将BDTT和Co(Ⅱ)配合物聚合制备得到聚合金属配合物PBDTT‑BQCo。实验以PBDTT‑BQCo为染料敏化剂的染料敏化太阳能电池,其光伏性能测试表现出较好的效果：光电转化效率（PCE）达到5.61%，热稳定性高，热分解温度达到308℃。式1。

技术领域

本发明涉及用于染料敏化太阳能电池中作染料敏化剂的一种含N-噻吩基苯二胺衍生物合Co(II)的聚合金属配合物及其制备方法，属于新材料中的光电材料领域。

背景技术

和O’Regan在1991年首次报道染料敏化太阳能电池(DSSCs)后，DSSCs便被认为是未来最有发展潜力的太阳能电池，成为了研发可再生和清洁能源领域的热点。而染料敏化剂在DSSCs中起到将太阳光转变成电子并使电子在分子内转移并注入到电极上TiO₂薄膜的关键作用，作为新的光电材料，受到最为广泛、深入的研究和应用开发。在目前大量的研究报道和发明中，染料敏化剂多为D-A和D-π-A型(即电子给体D与受体A通过一个π共轭体系连接)的有机物，而在最近，出现了引入以有机苯并噻二唑(BTH)等拉电子化合物为辅助电子受体(A)的D-A-π-A型(即在给体与π共轭体系间再连接一个受体)高性能染料敏化剂分子报道。这种D-A-π-A型结构的染料相比于D-π-A型染料,因有效减少了电荷复合、增加了染料的电子转移效率和稳定性，从而较大幅度的提高了染料敏化太阳能电池的光电转化效率(PCE)等光伏性能。基于此，在前期合成新的聚合Zn(Ⅱ)配合物基础上，本发明研究和开发了以稳定性和吸电子性能优良的过渡金属Co(Ⅱ)配合物作为辅助电子受体(A)，而发明与制备了一种新的D-A-π-A型聚合Co(Ⅱ)配合物染料敏化剂。

发明内容

本发明的目的:是提供和制备了一种如式1以4,8-双[5-(2-乙基己基)噻吩-2-基]苯并[1,2-B:4,5-b]二噻吩(BDTT)为给体(D)，以N-噻吩基苯二胺衍生物合Co(II)配合物为辅助受电子体(A)以提高分子内电子传输性能，Co(Ⅱ)的辅助配体8-羟基喹啉为π桥，氰基(-CN)和羧基(-COOH)为电子受体(A)和锚定基团的D-A-π-A型含N-噻吩基苯二胺衍生物合Co(II)的聚合金属配合物PBDTT-BQCo。应用于染料敏化太阳能电池中作染料敏化剂，具有较高的光电转化效率和高的热稳定性，其结构式如下：

一种含N-噻吩基苯二胺衍生物合Co(II)的聚合金属配合物PBDTT-BQCo的合成制备方法：

(1)配体[N-(2,5-二溴噻吩-3-基)亚甲基]苯-1,2-二胺的制备：

将邻苯二胺溶解于烧瓶反应器中的无水乙醇中，在室温和搅拌下将与邻苯二胺等物质的量的2,5-二溴-3-噻吩甲醛的无水乙醇溶液通过恒压滴液漏斗逐滴加入到烧瓶内，滴完后继续反应2～6h后过滤，滤渣用冰无水乙醇洗涤多次，真空干燥得到黄绿色固体的配体产物；

(2)Co(II)配合物BQCo的合成：

按1.0:1.0的摩尔比，取[N-(2,5-二溴噻吩-3-基)亚甲基]苯-1,2-二胺和2-氰基-3-(8-羟基喹啉-5-基)丙酸于反应器中，加入四氢呋喃搅拌溶解，将Co(CH₃COO)₂·4H₂O的甲醇溶液缓慢滴入反应器中后慢慢升高温度，回流反应10～20h。冷却后过滤，滤渣用无水甲醇洗涤多次，干燥得到棕黄色Co(II)配合物BQCo；