[发明专利]两个聚合亚胺衍生物合镉、镍配合物及其制备方法与用途

说明书

本发明涉及式1所示的两个聚合亚胺衍生物合镉、镍配合物BDTT‑IM‑Cd、BDTT‑IM‑Ni及其制备方法与用途，它们以功能化的亚胺衍生物作为主配体与金属配位形成的金属配合物为辅助电子配体A’，以苯并二噻吩联二噻吩(BDTT)为电子给体D，通过Yamamoto反应合成的两个聚合亚胺衍生物合镉、镍配合物，实验基于以BDTT‑IM‑Cd、BDTT‑IM‑Ni为染料敏化剂的染料敏化太阳能电池的光伏性能测试表现出较好的效果：光电转化效率(PCE)分别达到9.61％、7.79％，其热分解温度均达到了270℃以上，热稳定性良好，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

本发明涉及两个聚合亚胺衍生物合镉、镍配合物BDTT-IM-Cd、 BDTT-IM-Ni及其制备方法与应用其为染料敏化剂的用途，是对染料敏化太阳能电池(DSSCs)中光电敏化材料的研发与应用，属于新材料中的光电材料领域。

背景技术

从国内、国际对太阳能转换为电能的技术研究、开发和应用现状来看，染料敏化太阳能电池未来仍将是最具发展潜力和大规模化应用前景的清洁和可再生光电转化技术和世界光电材料领域中的一个顶尖高地，而决定染料敏化太阳能电池光电转化效率等光伏性能的最关键组分材料是染料敏化剂，因此，本项目选择设计与合成新型和具有发展潜力和前景的新型高光伏性能染料，是一个重要的主体科学研究发展方向，具有理论和实际应用价值和意义，本发明研究以吸电子能力强，且通过能调节配位键强度而能调节吸电子能力大小的亚胺衍生物合金属配合物做辅助电子受体A’，并将给体(D)连接受体部分 -A’-(π-A)₂以增加受体部分的吸拉电子能力，而制备了两个聚合 D-A’-(π-A)₂型亚胺衍生物合镉、镍配合物BDTT-IM-Cd、BDTT-IM-Ni 染料敏化剂，测试数据表明它们具有较好的吸光性能与光伏性能。

发明内容

本发明的目的是为提供和制备以苯并二噻吩联二噻吩衍生物BDTT为电子给体(D)，以功能化的亚胺衍生物为主配体与金属配位形成的配合物为辅助电子受体(A’)，以2-氰基-3-(8-羟基喹啉-5-基) 丙烯酸与金属配位形成π桥、受体(A)和锚定基团，通过Heck反应将给体(D)和配合物受体部分-A’-(π-A)₂连接而合成的两个聚合 D-A’-(π-A)₂型亚胺衍生物合镉、镍配合物BDTT-IM-Cd、BDTT-IM-Ni，并应用作为染料敏化太阳能电池中的染料敏化剂，该类金属配合物具有良好的光电转换效率(PCE)和热稳定性，基于以BDTT-IM-Cd、BDTT-IM-Ni为染料敏化剂的染料敏化太阳能电池的光电转化效率分别达到了9.61％、7.79％，其结构通式如下：

两个聚合亚胺衍生物合镉、镍配合物的制备方法：

(1)(N⁴E，N⁴'E)-N⁴，N⁴'-双(4-溴亚苄基)-3,3'-二甲氧基-[1,1'- 联苯]-4,4'-二胺的制备：

在两口烧瓶中加入摩尔比为0.6:2.0～1.5:2.0的二甲氧基联苯胺和对溴苯甲醛，然后加入少量无水乙醇，接着往烧瓶中加入少量无水硫酸镁，加热回流反应8～16h，反应停止后冷却至室温，旋转蒸发得粗产物，用无水乙醇冲洗三次，得到橙黄色固体；

(2)5-甲酰基-8-羟基喹啉的制备：

向三口烧瓶中加入8-羟基喹啉，加入无水乙醇搅拌溶解，缓慢滴加少量氯仿，再向烧瓶中加入十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)， 8-羟基喹啉与CTMAB的摩尔比为1.2:3.0～2.0:3.0，然后在室温下缓慢滴加NaOH溶剂，升温回流反应8～16h，反应结束后冷却至室温，旋转蒸发除去溶剂，将一定量蒸馏水倒入经旋转蒸发后剩余的黑色粘稠固体中，用稀盐酸调pH值至弱酸性，抽滤得土黄色固体粗产物并真空干燥，干燥完毕后，将固体研磨成粉，用石油醚进行洗涤，之后用乙醇重结晶，得到橙黄色固体；