[发明专利]一种双吩噻嗪基锌卟啉染料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双吩噻嗪基锌卟啉染料及其制备方法。以双吩噻嗪基胺为D单元连接锌卟啉核心，苯环为桥连（π）单元，羧酸为吸电子（A）单元，并在锌卟啉核心与π单元之间插入含三键的苯并噻二唑，作为辅A单元，调节分子内电子的跃迁能级，拓宽吸收光谱。本发明提供的双吩噻嗪基锌卟啉染料的合成路线，制得的双吩噻嗪基锌卟啉染料，对可见光区的太阳光具有较好的吸收。在DSSC中具有很好的应用潜力。

技术领域

本发明属于染料敏化太阳能电池领域，具体涉及一种双吩噻嗪基锌卟啉染料及其制备方法。

技术背景

近年来，锌卟啉染料被广泛应用于染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solarcells，DSSCs)中，类似于叶绿素在光合作用中的作用，起到吸收太阳光的作用。锌卟啉染料在可见光与近红外区具有较好的光吸收能力，且卟啉结构上的多反应位点利于结构修饰与性能调控。目前，锌卟啉类染料是DSSC中性能最为优异的一类染料，极具应用潜力。

通过对锌卟啉单元进行功能化修饰，可得到性能各异的锌卟啉染料。将具有“Y型”结构的双吩噻嗪基胺作为给电子体D单元(给电子体)连接到锌卟啉的meso位点上，鲜有文献报导。此外，将苯并噻二唑作为辅“A”单元引入到锌卟啉染料分子结构中以拓宽吸收光谱、增强分子内电子传输，是一种制备高性能DSSCs的方法。目前，尚未有研究报导以双吩噻嗪基为D单元来构筑锌卟啉染料分子。

基于以上分析，本发明设计制备了一种含双吩噻嗪基锌卟啉染料。

发明内容

本发明的目的是提供一种双吩噻嗪基锌卟啉染料及其制备方法。

本发明以双吩噻嗪基胺为D单元连接锌卟啉核心，苯环为桥连(π)单元，羧酸为吸电子(A)单元，并在锌卟啉核心与π单元之间插入含三键的苯并噻二唑，作为辅A单元，调节分子内电子的跃迁能级，拓宽吸收光谱。

本发明提供的双吩噻嗪基锌卟啉染料分子结构如图1所示；具体合成路线如图2所示。

制备上述双吩噻嗪基锌卟啉染料的具体步骤为：

(1)称取1摩尔份二吡咯甲烷和1摩尔份十二烷氧基苯甲醛加入到二氯甲烷中，氩气保护，室温严格避光搅拌10min使充分溶解；针头打入0.6摩尔份三氟乙酸后再搅拌4h，然后加入1.2摩尔份2，3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌搅拌1h。用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，加入三乙胺中和混合溶液，停止反应。后处理：旋干，硅胶柱色谱分离纯化，收集产物，旋干得深紫色固体，真空干燥箱烘干至恒重，得中间体3。

(2)称取1摩尔份中间体3加入二氯甲烷中室温搅拌溶解；称取2摩尔份N-溴代琥珀酰亚胺充分溶于50mL的二氯甲烷溶液后，将其加入到两口烧瓶室温搅拌1h。用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，用丙酮淬灭反应。后处理：旋干，硅胶柱色谱分离，收集产物，旋干得深紫色固体，真空干燥箱烘干至恒重，得中间体4。

(3)称取1摩尔份中间体4加入到二氯甲烷中室温搅拌溶解；称取20摩尔份醋酸锌溶于甲醇溶液后，将其加入到两口瓶中，室温搅拌回流12h，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应。后处理：旋干，二氯甲烷溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离，收集产物，旋干得淡紫色固体，真空干燥箱烘干至恒重，得中间体5。

(4)称取2摩尔份4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑和1摩尔份4-甲氧羰基苯硼酸频哪醇酯加入到四氢呋喃中搅拌溶解，氩气保护。加入0.02摩尔份四三苯基磷钯和6mL浓度为2M的碳酸钾，升温回流12h，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应。后处理：冷却，旋干，二氯甲烷溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离，收集产物，旋干得白色粉末，真空干燥箱烘干至恒重，得中间体8。