[发明专利]一种含4,5-二甲基-1,2-苯二胺衍生物合镉聚合配合物及制备方法与用途

说明书

本发明涉及一种以4,5‑二甲基‑1,2‑苯二胺衍生物合镉配合物为辅助电子受体A的D‑A‑π‑A型聚合配合物(如下式)的发明及制备方法，其用途为用于染料敏化太阳能电池中作染料敏化剂。该聚合配合物以二噻吩‑苯并二噻吩衍生物(BDTT)为给体(D)，以含4,5‑二甲基‑1,2‑苯二胺衍生物合镉配合物作为辅助电子受体（A），以与镉配位的另一个配体8‑羟基喹啉作为π桥，以氰基丙烯酸为电子受体（A）和锚定基团，将镉配合物与二噻吩‑苯并二噻吩衍生物通过Heck聚合反应而制备得到的一种新型聚合配合物PBDTT‑QCd，该聚合配合物表现出良好的光电转化等光伏性能和高的热稳定性，光电转化效率达到8.03%，热分解温度达345℃，这将在染料敏化太阳能电池的开发应用方面具有一定的前景。

技术领域

本发明涉及一种以4,5-二甲基-1,2-苯二胺衍生物合镉为辅助电子受体A的D-A-π-A型聚合配合物及其制备方法和用于染料敏化太阳能电池中作染料敏化剂，属于新材料中光电材料领域。

背景技术

染料敏化太阳能电池是Grätzel和O’Regan在1991年研究发明的。其光伏原理如下：在光照下，吸附在电池FTO玻璃极板上薄膜TiO₂颗粒表面的染料敏化剂分子吸收光，由基态变为激发态，由于染料激发态与TiO₂ 导带的能级差，激发态电子注入TiO₂ 导带，电子通过敏化的TiO₂薄膜转移到FTO玻璃电极后，电子通过外电路传输到电池的对（正）电极，然后再通过电池内的氧化还原电解质转移到染料敏化剂分子的激发态，使其回到基态，而氧化还原电解质所失去的电子由注入对电极的电子所补充，从而形成整个光生电子的循环回路。

染料敏化剂是染料敏化太阳能电池中最关键的组成部分，它起着吸收太阳光产生电子并通过与TiO₂的紧密结合而有效传递电子等核心作用。已有研究表明，金属配合物与聚合金属配合物将是最有发展潜力的染料，其结构有D-A型、D-π-A型和D-A-π-A型等。给体（D）与受体（A）相结合的构型，即D-A型，为比较早期研究的染料敏化剂构型，随着对敏化剂不断的深入研究，发现在D与A之间引入一个π桥能够有利于电子在D与A间的转移，并得到更好的光谱吸收。最近几年，提出了一类新型高效稳定的D-A-π-A型染料敏化剂，这是在D-π-A型染料敏化剂基础上，增加一个辅助电子受体A，以增强光吸收、降低电荷复合和加强电子传递，可以提高电池的光电转化效率和光伏性能。以金属配合物4,5-二甲基-1,2-苯二胺衍生物合镉作为辅助吸电子基团，这一设计思想是基于以下理念：第一，所采用的配合物中的过渡金属具有空轨道，使得配体具有可调节的吸电子能力；第二，敏化剂所采用的金属配体采用的四配位具有良好的平面性，这有利于敏化剂分子具有良好的共轭性，利于分子内的电子传输，有助于提高染料光电转化效率和使用寿命。因此，本发明研究开发一类以4,5-二甲基-1,2-苯二胺衍生物合镉配合物为辅助电子受体A的D-A-π-A型聚合金属配合物作染料敏化太阳能电池的染料敏化剂。

发明内容

本发明的目的：在于提供一种以4,5-二甲基-1,2-苯二胺衍生物合镉配合物为辅助电子受体的D-A-π-A型聚合配合物染料敏化剂PBDTT-QCd及其制备方法。通过Heck聚合反应将4,5-二甲基-1,2-苯二胺衍生物合镉配合物电子受体部分与二噻吩-苯并二噻吩衍生物(BDTT)给体部分聚合，形成D-A-π-A结构的聚合配合物功能染料，并应用于染料敏化太阳能电池中作染料敏化剂。

本发明的技术方案是：一种含4,5-二甲基-1,2-苯二胺衍生物合镉的聚合配合物。其特征在于，该化合物是以4,5-二甲基-1,2-苯二胺衍生物合镉)配合物作辅助电子受体A，具有D-A-π-A型的分子结构,其通式如式1：

式1 一种含4,5-二甲基-1,2-苯二胺衍生物合镉的聚合配PBDTT-QCd的结构通式。