CN102863812B - 一种有机染料以及一种染料敏化太阳能电池 - Google Patents

一种有机染料以及一种染料敏化太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种有机染料具有式（I）所示结构，其中R为C1~C24的烷基。本发明还提供了包括所述有机染料的染料敏化太阳能电池，使用该有机染料的染料敏化太阳能电池电流密度大，光电转化率高。具有更广泛的应用前景和更优异的性能。

Description

一种有机染料以及一种染料敏化太阳能电池
技术领域
本发明涉及有机染料合成及其应用领域，具体涉及一种有机染料以及一种染料敏化太阳能电池。
背景技术
在众多的可再生能源之中，太阳能是一种比较理想的清洁能源。通过太阳电池进行光电转换是人类利用太阳能的重要途径之一。在太阳电池的家族中，硅基太阳电池因其转换率高和技术成熟占据了目前太阳电池主要市场份额，但硅太阳电池存在着材料价格昂贵、生产成本高等缺点。
1991年瑞士联邦高工的
Figure BDA00002257547500011
教授报道了具有较高效率的染料敏化太阳电池（Nature，1991，353，737）。目前染料敏化太阳电池的光电转换效率已经与薄膜硅电池相媲美（ACS Nano 2010，4，6032；Science，2011，334，629），但是其制造成本更低，且同时具有了摩尔吸收系数高和结构可调控性强等优点，所以拥有良好的应用前景，有可能在未来取代硅基电池而占据太阳电池的相当市场份额。
但是，目前广泛应用于商业化染料敏化太阳能电池的染料为钌基染料，（J.Bisquert,D.Cahen,G.Hodes,S.Rühle,A.Zaban Physicalchemical principles of photovoltaic conversion with nanoparticulate,mesoporous dye-sensitized solar cells Journal of Physical Chemistry B,108,8106-8118(2004)）。钌基染料是非可再生资源的资源限制，摩尔吸收系数低，结构可调控性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种不含有稀土元素的有机染料，使用该有机染料的染料敏化太阳能电池电流密度大，光电转化率高。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种有机染料，具有式（I）所示结构
Figure BDA00002257547500021
其中R为C1~C24的烷基。
优选的，所述R为C1~C6的烷基。
本发明还提供了一种染料敏化太阳能电池，包括式I所示的有机染料，以及其他必要部件。
本发明提供的一种有机染料，具有式（I）所示的结构，在有机染料分子中既含有噻吩基团和氰基乙酸基团作为电子受体，又具有三苯胺作为给电子体单元，使得所述有机染料同时具有优异的给受体性能，又因为所述有机染料很有电子骨架给受体结构，具有优异的光电光电转化性能。另外，本发明提供的有机染料不含稀土元素，成本低廉，不浪费非可再生稀土资源，不含贵金属的有机染料具有资源丰富、成本低、摩尔吸收系数高和结构可调控性强等优点。
本发明还提供了一种有机染料的制备方法，其中所有的反应都是基础的取代、偶联或缩合反应，制备条件温和，反应原料成本低廉，易于纯化适合大规模工业化生产。另外本发明提供的有机染料敏化太阳能电池包括式（I）所示的有机染料，由于其具有良好的给电子和电子受体性能，所以使电池的电流密度和功率转换效率更高，实验证明，本发明提供的染料敏化太阳能电池的开路电压达750毫伏，短路光电流密度达15.67毫安每平方厘米，功率转换效率达8.9%。
附图说明
图1是本发明提供的由式（I）所示的有机染料制备的染料敏化太阳电池光电流活动谱图；
图2是本发明提供的由式（I）所示的有机染料敏化太阳电池电流电压特征曲线图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明提供了一种有机染料，具有式（I）所示的结构，
Figure BDA00002257547500031
其中R为C1~C24的烷基。
按照本发明，在有机染料分子中既含有噻吩基团和氰基乙酸基团作为电子受体，又具有三苯胺作为给电子体单元，使得所述有机染料同时具有优异的给受体性能，又因为所述有机染料很有电子骨架给受体结构，具有优异的光电光电转化性能。按照本发明，所述R优选为C1~C6的烷基。
本发明还提供了一种式I所示的有机染料的制备方法，包括：
a）将所述式（VII）所示的化合物与所述式（IV）所示的化合物、磷酸钾以及第一催化剂混合在有机溶剂中，在催化剂作用下发生偶联反应，得到式（VIII）所示的化合物；
b）将式（VIII）所示的化合物与式（IX）所示的化合物混合在有机溶剂中，在镁和碘的作用下发生取代反应，得到式（X）所示的化合物，并在第二催化剂的作用下脱水缩合，得到式（XI）所示的化合物；
c）将式（XI）所示的化合物与三氯氧磷、N,N-二甲基甲酰胺、N-卤代丁二酰亚胺混合在有机溶剂中，进行取代反应，得到式（XIII）所示的化合物；
d）将式（XIII）所示的化合物与式（XIV）所示的化合物和氰基乙酸混合在有机溶剂中，进行取代反应，得到式（I）所示的化合物；
Figure BDA00002257547500041
其中，X为Cl、Br、I；R为C1~C24的烷基。
按照本发明，所述式IV所示的化合物与式VII所示的化合物优选按如下方法制备：
将式（II）所示的化合物与式（III）所示的化合物在浓硫酸的催化下，进行酯化反应，得到式（IV）所示的化合物；
将式V所示的化合物与式（VI）所示的化合物混合在有机溶剂中，进行取代反应，得到式（VII）所示的化合物；
Figure BDA00002257547500051
更具体的，所述式（IV）所示的化合物的制备方法包括：在反应瓶中加入式（II）所示的化合物、浓硫酸和干燥的式（III）所示的正丁醇，抽换气，氩气保护下升温至100℃~150℃，搅拌进行酯化反应6~10h。停止反应，浓缩溶液至2~5mL，用乙酸乙酯和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用乙酸乙酯/石油醚（体积比1/50）展开剂柱层析的无色液体，得到式IV所示的化合物。所述式（II）所示的化合物与所述正丁醇的质量体积比优选为1000:10~15，质量单位为g，体积单位为mL，所述式（II）所示的化合物与所述浓硫酸的质量体积比为：1000:0.1~0.5，质量单位为g，体积单位为mL。所述浓硫酸的质量浓度大于70%。
所述式（IV）所示的化合物的制备方法包括：在干燥的反应瓶中加入式（V）所示的化合物和无水无氧四氢呋喃，搅拌溶解，-80～-70℃下冷却，氩气保护下，自恒压滴液漏斗中慢慢滴入浓度为1~2mol/L的正丁基锂的正己烷溶液，保持温度在-80～-70℃条件下，搅拌0.1！1h后，升温到室温继续搅拌1~2h。重新冷冻至-80～-70℃，然后，自恒压滴液漏斗滴加式（IV）所示的化合物（2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷），升温到室温，继续搅拌6~10h。最后用5mL饱和氯化铵水溶液淬灭反应，抽滤收集析出的乳白色固体，依次用水洗两次，乙酸乙酯洗两次，干燥得乳白色固体，滤液用氯仿和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用乙酸乙酯重结晶得乳白色固体，合并两部分乳白色固体得到式（VII）所示的化合物。其中所述式（III）所示的化合物与所述正丁基锂的正己烷溶液的质量体积比优选为：5000:46000~47000，质量单位为g，体积单位为mL。，所述式（III）所示的化合物与所述式（IV）所示的化合物的质量体积体为：5000:15000~16000，质量单位为g，体积单位为mL。所述无水无氧四氢呋喃的体积优选为50~100mL。
制备完式（IV）所示的化合物和式（VII）所示的化合物后，将两者按照优选质量比为1:0.4~0.7加入反应瓶中，然后向所述反应瓶中加入甲苯，充分搅拌，抽换气，氩气保护下加入与式（IV）所示化合物质量比为（1~2）:（0.001~0.01）:（0.0005~0.001）:1的磷酸钾、第一催化剂SPhos（2-双环己基磷-2',6'-二甲氧基联苯）和醋酸钯，升温至100~150℃，回流反应6~10h。停止反应，用氯仿和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用甲苯展开剂柱层析得黄绿色固体得到式（VIII）所示的化合物。所述甲苯的加入量按照加入原料量而定，本发明不做限定，优选能够溶解所有原料即可。
制备完式（VIII）所示的化合物后，将式（VIII）所示的化合物与式（IX）所示的化合物混合在有机溶剂中，在镁和碘的作用下发生取代反应，得到式（X）所示的化合物；
将式（X）所示的化合物混合在有机溶剂中，在第二催化剂的作用下脱水缩合，得到式（XI）所示的化合物；
式（X）所示的化合物制备方法具体为：在干燥的反应瓶中加入打磨过的镁屑和无水四氢呋喃，充分搅拌，抽换气，氩气保护下加入一小粒碘粒和式（IX）所示的化合物，升温至70~80℃回流反应2h。然后，降至室温，氩气保护下加入式（VIII）所示的化合物，然后再升温至70~80℃回流反应1h，停止反应，待反应物冷至室温，将反应液倒入浓度为0.5~1.5mol/L的盐酸冰水溶液中，待剩余镁条消耗完毕，用乙酸乙酯和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用二氯甲烷/石油醚（体积比1/1）展开剂柱层析得黄色粘稠液体，得到式（X）所示的化合物。其中，所述镁屑与所述式（VIII）所示的化合物和式IX所示的化合物质量比为：其中式（VIII）所示的化合物与镁屑的质量比优选为（0.3~0.4）:（0.3~0.4）。所述式（IX）所示的化合物与所述式（X）所示的化合物之间体积质量比为（1~2）：（0.3~0.4），质量单位为g，体积单位为mL。
在反应瓶中加入式（X）所示的化合物和干燥的甲苯，搅拌溶解，抽换气，氩气保护下加入第二催化剂Amberlyst 15，升温至100~150℃回流反应3h。停止反应，待反应物冷至室温，用乙酸乙酯和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用石油醚展开剂柱层析的黄色固体，得到式（XI）所示的化合物。其中所述式X所示的化合物和Amberlyst 15的质量比为2:1~1.5。所述甲苯的用量根据原料的用量调整，优选正好溶解原料即可。
将式（XI）所示的化合物与三氯氧磷和N,N-二甲基甲酰胺混合在有机溶剂中，发生取代反应，得到式（XII）所示的化合物具体为：
式（XII）所示的化合物的制备方法优选为：在反应瓶中加入式（XI）所示的化合物和1,2-二氯乙烷，搅拌溶解，抽换气，氩气保护下依次加入N,N-二甲基甲酰胺和三氯氧磷，室温下反应5h。最后用30mL饱和乙酸钠水溶液水解，室温下搅拌2h，用二氯甲烷和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用二氯甲烷/石油醚（体积比1/1）作为展开剂柱层析得橘黄色固体，得到式（XII）所示的化合物。所述式（XI）所示的化合物与所述N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比优选为（0.2~0.3）:（0.06~0.07），所述XI所示的化合物与三氯氧磷的质量体积比优选为：（0.2~0.3）:（0.5~0.6）。
将所述式（XII）所示的化合物与N-卤代丁二酰亚胺混合在有机溶剂中，进行取代反应，得到式（XIII）所示的化合物具体为：
在反应瓶中加入式（XII）所示的化合物和四氢呋喃，搅拌溶解，抽换气，在氩气保护下加入N-溴代丁二酰亚胺，在室温避光条件下反应8h。最后，室温下旋干四氢呋喃溶液。用二氯甲烷/石油醚（体积比1/1）作为展开剂柱层析得橘黄色固体，得到式（XIII）所示的化合物。其中所述式（XII）所示的化合物和N-溴代丁二酰亚胺的质量比优选为（0.2~0.3）:（0.04~0.05）。
将式（XIII）所示的化合物与（XIV）所示的化合物混合在有机溶剂中，进行取代反应，得到式（XV）所示的化合物具体为：
在反应瓶中加入式（XIII）所示的化合物与式（XIV）所示的化合物三芳胺频哪醇硼酸酯和二氧六环/水（体积比5/1）混合溶剂，充分搅拌，抽换气，氩气保护下加入磷酸钾、SPhos和醋酸钯，升温至40~50℃反应5h。停止反应，待反应物冷至室温，用氯仿和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用二氯甲烷/石油醚（体积比2/3）作为展开剂柱层析得红色固体，得到式XV所示的化合物。其中，所述式（XIII）所示的化合物与式（XIV）所示的化合物的质量比为：（0.2~0.3）:（0.15~0.17），所述磷酸钾、SPhos和醋酸钯按与所述式（XIII）所示的化合物的质量比为（0.2~0.3）:（0.015~0.025）:（0.001）：（0.2~0.3）。
Figure BDA00002257547500081
将式（XV）所示的化合物与氰基乙酸混合在有机溶剂中，进行取代反应，得到式（I）所示的化合物具体为：
在反应瓶中加入式（XV）所示的化合物、氰基乙酸和氯仿，搅拌溶解，抽换气，氩气保护下加入哌啶，升温至70~80℃回流反应20h。停止反应，待反应物冷至室温，用2mol/L盐酸酸化2次，水洗两次，用氯仿和水萃取，分离有机相干燥，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。依次用氯仿、甲醇/氯仿（体积比1/20）柱层析得黑色粉末，得到式（I）所示的有机染料。
Figure BDA00002257547500091
其中R为C1~C24的烷基。
本发明还提供一种染料敏化太阳能电池及其制备方法。本发明提供的染料敏化太阳能电池包括式（I）所示的有机染料，具体制备方法参见文献（Energy Environ.Sci.,2010,3,1924-1928）：
将双层介孔TiO2薄膜电极在含有100微摩尔每升染料Ⅰ的乙腈／四氢呋喃（体积比：1/1）中浸泡12h后用乙腈洗涤、吹干，然后将带有小孔并覆盖纳米铂的玻璃电极通过一个35微米厚的热融环同双层介孔TiO2薄膜电极加热熔融粘结，并通过小孔将电解质注入到两个电极的缝隙中，最后利用热熔膜和盖玻片将小孔热封，即构成了染料敏化太阳电池。
本发明还提供了一种有机染料的制备方法，其中所有的反应都是基础的取代、偶联或缩合反应，制备条件温和，反应原料成本低廉，易于纯化适合大规模工业化生产。另外本发明提供的有机染料敏化太阳能电池包括式（I）所示的有机染料，由于其具有良好的给电子和电子受体性能，所以使电池的电流密度和功率转换效率更高，实验证明，本发明提供的染料敏化太阳能电池的开路电压达750毫伏，短路光电流密度达15.67毫安每平方厘米，功率转换效率达8.9%。
实施例1
在50mL反应瓶中加入1.000g式（II）所示的化合物、0.100mL浓硫酸和11mL干燥的正丁醇，抽换气，氩气保护下升温至110℃，搅拌反应8h。停止反应，浓缩溶液至2mL，用乙酸乙酯和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用乙酸乙酯/石油醚（体积比1/50）展开剂柱层析的无色液体，经鉴定为纯的式IV所示的化合物，收率94%。
式（IV）所示的化合物的核磁表征数据：
1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ:7.66(d,J=6.0Hz,1H),7.34(d,J=5.4Hz,1H),4.23(t,J=6.6Hz,2H),1.67(m,2H),1.42(m,2H),0.92(t,J=7.5Hz,3H)。
13C NMR(150MHz,DMSO-d6)δ:161.22,130.84,128.93,128.11,118.98,64.30,30.08,18.68,13.51。
实施例2
在250mL干燥的反应瓶中加入5.000g中式（V）所示的化合物和80mL无水无氧四氢呋喃，搅拌溶解，-78℃下冷却，氩气保护下，自恒压滴液漏斗中慢慢滴入46.800mL浓度为1.6mol/L的正丁基锂的正己烷溶液，保持温度在-78℃条件下，搅拌0.5h后，升温到室温继续搅拌1.5h。重新冷冻至-78℃，然后，自恒压滴液漏斗滴加15.990mL 2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷，升温到室温，继续搅拌8h。最后用5mL饱和氯化铵水溶液淬灭反应，抽滤收集析出的乳白色固体，依次用水洗两次，乙酸乙酯洗两次，干燥得乳白色固体，滤液用氯仿和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用乙酸乙酯重结晶得乳白色固体，合并两部分乳白色固体，经鉴定为纯的式（VII）所示的化合物，收率84%。
式（VII）所示的化合物的核磁表征数据：
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ:7.76(s,2H),1.36(s,24H)。
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ:146.65,128.88,84.33,24.77。
实施例3
在50mL反应瓶中加入0.960g式（IV）所示的化合物、0.572g式（VII）所示的化合物和10mL甲苯，充分搅拌，抽换气，氩气保护下加入1.239g磷酸钾、0.006g SPhos和0.001g醋酸钯，升温至120℃，回流反应8h。停止反应，用氯仿和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用甲苯展开剂柱层析得黄绿色固体，经鉴定为纯的式（VIII）所示的化合物，收率83%。
式（VIII）所示的化合物的核磁表征数据：
1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ:7.98(s,2H),7.66(d,J=5.4Hz,2H),7.60(d,J=5.4Hz,2H),4.40(t,J=6.6Hz,4H),1.82(m,4H),1.53(m,4H),1.07(t,J=7.5Hz,6H)。
13C NMR(150MHz,THF-d8)δ:163.73,143.78,141.93,137.74,131.91,130.22,126.15,122.75,65.59,32.17,20.60,14.52。
实施例4
在50mL干燥的反应瓶中加入0.337g打磨过的镁屑和14mL无水四氢呋喃，充分搅拌，抽换气，氩气保护下加入一小粒碘粒和1.98mL4-己基溴苯，升温至78℃回流反应2h。然后，降至室温，氩气保护下加入式（VIII）所示的化合物0.349g，然后再升温至78℃回流反应1h，停止反应，待反应物冷至室温，将反应液倒入13mL浓度为1mol/L的盐酸冰水溶液中，待剩余镁条消耗完毕，用乙酸乙酯和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用二氯甲烷/石油醚（体积比1/1）展开剂柱层析得黄色粘稠液体，得纯的式（X）所示的化合物R为己基，收率66%。
式（X）所示的化合物的核磁表征数据：
1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ:7.40(d,J=5.4Hz,2H),7.08(d,J=7.8Hz,8H),7.00(d,J=8.4Hz,8H),6.77(s,2H),6.51(d,J=5.4Hz,2H),6.36(s,2H),2.48(t,J=7.8Hz,8H),1.48(m,8H),1.24(m,24H),0.83(t,J=6.6Hz,12H)。
13C NMR(150MHz,THF-d8)δ:147.33,146.76,142.44,140.57,138.23,134.75,133.12,128.85,128.66,124.24,122.03,80.73,36.79,33.15,32.89,30.43,23.99,14.93。
实施例5
在250mL反应瓶中加入1.13g式（X）所示的化合物和120mL干燥的甲苯，搅拌溶解，抽换气，氩气保护下加入0.629g Amberlyst 15催化剂，升温至120℃回流反应3h。停止反应，待反应物冷至室温，用乙酸乙酯和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用石油醚展开剂柱层析的黄色固体，经鉴定为纯的式（XI）所示的化合物，R为己基，收率42%。
式（XI）所示的化合物的核磁表征数据：
1H NMR(600MHz,THF-d8)δ:7.47(d,J=4.8Hz,2H),7.29(m,10H),7.22(d,J=7.8Hz,8H),2.70(t,J=7.5Hz,8H),1.73(m,8H),1.47(m,24H),1.04(t,J=6.3Hz,12H)。
13C NMR(150MHz,THF-d8)δ:158.86,149.93,142.91,141.47,138.26,138.13,136.32,129.73,129.16,127.06,124.71,63.51,36.86,33.14,32.87,30.54,23.93,14.88。
实施例6
在100mL反应瓶中加入0.297g式（XI）所示的化合物和30mL1,2-二氯乙烷，搅拌溶解，抽换气，氩气保护下依次加入0.066mLN,N-二甲基甲酰胺和0.595mL三氯氧磷，室温下反应5h。最后用30mL饱和乙酸钠水溶液水解，室温下搅拌2h，用二氯甲烷和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用二氯甲烷/石油醚（体积比1/1）作为展开剂柱层析得橘黄色固体，经鉴定为纯的式（XII）所示的化合物，R为己基，收率85%。
式（XII）所示的化合物的核磁表征数据：
1H NMR(600MHz,THF-d8)δ:9.94(s,1H),8.04(s,1H),7.55(d,J=4.2Hz,1H),7.32(m,5H),7.29(d,J=7.8Hz,4H),7.25(d,J=7.8Hz,4H),7.23(d,J=7.8Hz,4H),2.72(m,8H),1.73(m,8H),1.49(m,24H),1.04(m,12H)。
13C NMR(150MHz,THF-d8)δ:182.91,159.88,158.74,153.70,149.88,147.63,145.77,143.41,143.11,141.15,141.02,140.48,139.42,137.82,137.00,136.06,133.11,129.95,129.83,129.10,128.27,124.80,63.73,63.56,36.85,33.13,32.86,30.53,23.93,14.88。
实施例7
在50mL反应瓶中加入0.240g式（XII）所示的化合物和10mL四氢呋喃，搅拌溶解，抽换气，在氩气保护下加入0.047g N-溴代丁二酰亚胺，在室温避光条件下反应8h。最后，室温下旋干四氢呋喃溶液。用二氯甲烷/石油醚（体积比1/1）作为展开剂柱层析得橘黄色固体，经鉴定为纯的式（XIII）所示的化合物，R为己基，收率97%。
式（XIII）所示的化合物的核磁表征数据：
1H NMR(600MHz,THF-d8)δ:9.94(s,1H),8.04(s,1H),7.45(s,1H),7.31(d,J=7.8Hz,4H),7.28(d,J=8.4Hz,4H),7.25(d,J=8.4Hz,4H),7.25(d,J=7.8Hz,4H),2.72(t,J=7.8Hz,8H),1.74(m,8H),1.47(m,24H),1.04(t,J=6.6Hz,12H)。
13C NMR(150MHz,THF-d8)δ:182.95,158.91,158.51,153.64,149.39,147.47,145.98,143.45,143.37,140.51,140.42,140.23,139.15,138.50,137.50,136.59,133.08,129.96,129.08,129.05,128.10,113.87,64.19,63.73,36.84,33.14,32.86,30.53,23.94,14.88。
实施例8
在50mL反应瓶中加入0.260g式（XIII）所示的化合物、0.166g式（XIV）所示的化合物和15mL二氧六环/水（体积比5/1）混合溶剂，充分搅拌，抽换气，氩气保护下加入0.256g磷酸钾、0.002g SPhos和0.001g醋酸钯，升温至45℃反应5h。停止反应，待反应物冷至室温，用氯仿和水萃取，分离有机相，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。用二氯甲烷/石油醚（体积比2/3）作为展开剂柱层析得红色固体，经鉴定为纯的式（XV）所示的化合物，R为己基，收率92%。
式（XV）所示的化合物的核磁表征数据：
1H NMR(600MHz,THF-d8)δ:9.94(s,1H),8.03(s,1H),7.58(d,J=8.4Hz,2H),7.54(s,1H),7.33(d,J=7.8Hz,4H),7.32(d,J=7.8Hz,4H),7.26(d,J=9.6Hz,4H),7.24(d,J=8.4Hz,4H),7.17(d,J=9.0Hz,4H),7.03(d,J=9.0Hz,2H),7.00(d,J=9.0Hz,4H),4.10(t,J=6.6Hz,4H),2.70,(m,8H),1.92(m,4H),1.74(m,8H),1.66(m,4H),1.51(m,32H),1.09(t,J＝6.6Hz,6H),1.04(m,12H)。
13C NMR(150MHz,THF-d8)δ:182.82,161.00,158.68,157.38,153.82,149.95,149.10,148.38,147.67,145.65,143.39,143.06,141.79,141.49,141.01,140.49,139.46,136.72,135.97,135.46,133.09,129.96,129.84,129.17,129.12,128.07,127.88,127.15,121.69,119.49,116.49,69.25,63.87,63.71,36.86,33.14,33.06,32.89,32.87,30.79,30.55,30.53,27.22,23.95,23.94,14.88。
实施例9
在50mL反应瓶中加入0.300g式（XV）所示的化合物、0.053g氰基乙酸和15mL氯仿，搅拌溶解，抽换气，氩气保护下加入0.143mL哌啶，升温至78℃回流反应20h。停止反应，待反应物冷至室温，用2摩尔每升盐酸酸化2次，水洗两次，用氯仿和水萃取，分离有机相干燥，将有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。依次用氯仿、甲醇/氯仿（体积比1/20）柱层析得黑色粉末，经鉴定为纯的式（I）所示的有机染料，R为己基，收率95%。
有机染料Ⅰ的核磁表征数据：
1H NMR(600MHz,THF-d8)δ:8.48(s,1H),8.02(s,1H),7.59(d,J=9.0Hz,2H),7.55(s,1H),7.34(d,J=8.4Hz,4H),7.32(d,J=7.8Hz,4H),7.26(d,J=8.4Hz,4H),7.25(d,J=9.0Hz,4H),7.17(d,J=9.0Hz,4H),7.03(d,J=8.4Hz,2H),7.00(d,J=9.0Hz,4H),4.10(t,J=6.6Hz,4H),2.70,(m,8H),1.93(m,4H),1.74(m,8H),1.66(m,4H),1.51(m,32H),1.09(t,J=7.2Hz,6H),1.04(t,J=6.6Hz,12H)。
13C NMR(150MHz,THF-d8)δ:164.94,161.20,158.86,157.40,154.22,150.01,149.52,149.16,148.62,147.64,143.47,143.13,141.99,141.81,141.01,140.39,138.31,136.85,135.98,135.46,134.61,130.00,129.87,129.16,129.11,127.90,127.19,121.68,119.51,117.75,116.50,96.93,69.26,63.90,63.56,36.86,33.14,33.06,32.87,30.78,30.55,27.22,24.01,23.94,14.88。
实施例10：
基于本发明提供的有机染料的有机染料的染料敏化太阳电池
将双层介孔TiO2薄膜电极在含有100微摩尔每升染料Ⅰ的乙腈／四氢呋喃（体积比：1/1）中浸泡12h后用乙腈洗涤、吹干，然后将带有小孔并覆盖纳米铂的玻璃电极通过一个35微米厚的热融环同双层介孔TiO2薄膜电极加热熔融粘结，并通过小孔将电解质注入到两个电极的缝隙中，最后利用热熔膜和盖玻片将小孔热封，即构成了染料敏化太阳电池。根据此方法得到的染料敏化太阳电池参数见说明书附表。详细的器件制备方法参见文献（Energy Environ.Sci.,2010,3,1924-1928）。
Figure BDA00002257547500151
以上对本发明提供的一种有机染料以及一种染料敏化太阳能电池进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种有机染料，具有式（I）所示结构：
Figure FDA0000394262150000011
其中R为C1～C6的烷基。
2.一种染料敏化太阳能电池，其特征在于，包括权利要求1所述的有机染料，以及其他必要部件。
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