JP2002512729A - 金属複合体光増感剤および光起電力セル - Google Patents

金属複合体光増感剤および光起電力セル

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Abstract

(57)【要約】 式(Ia)MX3Ltまたは(lb)MXYLt(式中、Mはルテニウム、オスミウム、鉄、レニウム、およびテクネチウムから選ばれた遷移金属、好ましくはルテニウムまたはオスミウムであり;個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OHおよびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換されたピリジンから選ばれ;好ましくはNCS-である共リガンドであり;Ltは少なくとも1個のカルボン酸、リン酸、ヒドロキサミン酸またはキレート基を有するトリアゾール、ピリジン、チオフェン、イミダゾール、ピラゾール等のヘテロ環、またはキレート基を含む三座配位のリガンドである)光増感剤複合体。少くとも1つの二酸化チタン層が塗布された支持体上に堆積された電気的に伝導性の層を含む光起電力セルであって;それが前記二酸化チタン層に塗布された光増感剤として、上記で特定された式(Ia)または(lb)の光増感剤複合体を含む光起電力セル。

Description

【発明の詳細な説明】 金属複合体光増感剤および光起電力セル 本発明は、遷移金属複合体(complex)光増感剤、およびナノ結晶性の二酸化 チタン層を含む光起電力セルにおけるその使用に関する。 一般に「色素」(dyestuffs)として称され、光起電力セルにおいて半導体性 の二酸化チタン光陽極(photoanode)層のための電荷移動光増感剤として有用な 遷移金属複合体は、すでに知られている。このような複合体は、光吸収体と、固 定(anchoring)基とから成る。その固定基は、遷移金属複合体を二酸化チタン 層で固定化させ、光吸収体と二酸化チタン層との間の電子的カップリングを与え る。光吸収体は、金属からリガンドへの電荷移動を介して入って来るフォトンを 吸収し、そして、固定基を通して二酸化チタンの伝導帯へ電子を注入する。次い で、酸化された複合体は、レドックス媒体によって再生される。 このようなプロセスにおいて、半導体の二酸化チタンへ向けて電荷移動を導き 、且つLUMO固定基とチタンの空軌道との間でタイトな電子的重なりを保証す ることは非常に重要である。 特に、色素増感されれたナノ結晶性の二酸化チタン光起電力セルのみならず、 このような複合体は、PCT公開WO94/04497号およびPCT公開WO 95/29924号として公開された国際特許出願中に開示されている。 PCT公開WO94/04497号は、ルテニウムが少くとも1つのジカルボ キシビピリジンリガンドに囲まれ、そのカルボキシル基が固定基の役割を果たし ているルテニウム複合体を記述している 。この出願のために使用されたベストな性能の電荷移動光増感剤は、シス−ジチ オシアナトビス(4,4’−ジカルボキシ−2,2−ビピリジン)ルテニウム( II)複合体である。ナノ結晶性の二酸化チタン光起電力セル中でこの複合体を用 いることにより、その光増感剤が400〜650nmの波長領域で吸収するAM 1.5の標準スペクトル分布の太陽光放出下で、10%の太陽エネルギー−電 力変換効率が得られた。しかしながら、より長い波長においては、その光増感剤 のスペクトル反応の欠如のため、入射フォトン−電流変換効率(IPCE)が低 下することが見出された。 PCT公開WO94/04497号は、他の有力なルテニウム複合体を記述し ており、それは、ポリピリジンリガンドによって担持された少くとも1つのリン 酸化された基を介して、二酸化チタン層に固定化されることができるものである 。この特別な固定基は、0〜9のより広いpH範囲においてカルボキシ基より高 い安定性を有するように思われ、その複合体の部分的な脱着を回避する。不利な ことに、このような複合体の吸収スペクトルの上限は、600nmより短いこと が示された。 本発明は、赤および近赤外領域における増大したスペクトル反応を有する光増 感剤を提供することにより、太陽エネルギー電力交換効率を更に改良することを 目的とする。 その趣旨で、本発明によれば、式(Ia)または(lb) MX3t(Ia); MXYLt(lb) [式中、Mはルテニウム、オスミウム、鉄、レニウム、およびテクネチウムから 選ばれた遷移金属であり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OH およびC1 〜30アルキルから選ば れた少くとも1つの基により置換されたピリジン、から選ばれた共リガンドであ り; Yは、非置換または少くとも1つのC1 〜30アルキルにより置換された2,2 ’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれた共リガンドであり;および 、 Ltは、一般式(IIa)および(IIb){式中、R1は、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、PO (OR32、CO(NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(O H)、PO(OR32およびCO(NHOH)から選ばれた基の少くとも1つに より置換されたフェニル、ピロカテコール基であり;R3は、C1 〜30アルキルお よびフェニルから選ばれ; R2は、H、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、 (III e)、および(III f)基から選ばれた同じまたは異なる基:(式中、R4は、R1と同じ意味を有し; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、置換基R1およびR4のうちの少なくとも1つがHと異なる条件下で、R2 、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は互いに同じまたは異なる)} から選ばれた式を有する三座配置子である] の光増感剤複合体が提供される。 好ましくは、光増感剤複合体が式(Ia): MX3t (Ia) に対応するときに、Mはルテニウムまたはオスミウムであり; 個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ; Ltは、式(IIa):{式中、R1は、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、PO (OR3)2、CO(NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(O H)、PO(OR32、およびCO(NHOH)から選はれた基の少なくとも1 つにより置換されたフェニル、ピロカテコール基から選ばれ;R3はC1 〜30アル キルおよびフェニルから選ばれ; AおよびBは、同じまたは異なって、式(III a) (式中、R4は、置換基R1およびR4のうちの少なくとも1つがHと異なる条件 下で、R1と同じ意味を有する)} を有する。 より好ましくは、その光増感剤複合体が式(Ia): MX3t (Ia) に対応するときに、 Mはルテニウムまたはオスミウムであり; 個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ;および、 Ltは式(IIa): (式中、R1はCOOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)およびPO( OR32から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニルであり;R3 はC1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有する。 より好ましくは、光増感剤複合体が式(Ia): MX3t (Ia) に対応するときに、 Mがルテニウムまたはオスミウムであり; 個々のXは、独立にNOS-およびCN-から選ばれ;および、 Ltが式(IIa): (式中、R1はCOOHであり;および、 AおよびBが両方とも4−カルボキシ−2−ピリジルである) を有する。 好ましくは、その光増感剤複合体が式(Ib): MXYLt (Ib) に対応するときに、 Mはルテニウムまたはオスミウムであり; Xは、NCS-またはCN-であり; Yは、非置換または少なくとも1個のC1 〜30アルキルにより置換された2, 2’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれ;および、 Ltは式(IIa) {式中、R1は、H;COOH、PO(OH)2、PO(OR3) (OH)、PO(OR32およびCO(NHOH)から選ばれた基の少くとも1 つにより置換されたフェニル、ピロカテコール基から選ばれ; R3はC1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; AおよびBは、同じまたは異なって、式(III a) (式中、R4は、置換基R1およびR4の少くとも一つがHと異なるという条件下 で、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、PO(OR32、 CO(NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、PO( OR32、およびCO(NHOH)から選ばれた基の少くとも1つにより置換さ れたフェニル、ピロカテコール基から選ばれ;R3は、C1 〜30アルキルおよびフ ェニルから選ばれる) を有する。 より好ましくは、その光増感剤複合体が式(Ib): MXYLt (Ib) に対応するときに、 Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり; Xは、NCS-またはCN-であり; Yは、4,4’−ジメチル−2,2’−ピリジンであり;および、 Ltは式(IIa) (式中、R1はCOOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、およびPO (OR32から選ばれた基の少なくとも1つにより置換されたフェニルであり; R3はC1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有する。 本発明は、先行技術の遷移金属複合体との比較において、式(Ia)および( lb)の遷移金属複合体が、赤および近赤外領域で実質的に増大したスペクトル 反応を発揮するという予想外の性質を有するということを示した大規模な研究に 基づく。 この性質により、最高920nmの近赤外領域にまで広がる、全可視光線スペ クトルにわたる非常に効率的な全整色性(panchromatic)の増感を有する光起電 力セルにおいて、半導体性の二酸化チタン光陽極層のために電荷移動光増感剤と しての、式(Ia)または(lb)の複合体の使用が可能となる。 遷移金属、特にルテニウムまたはオスミウムの周りの配位のタイプ、およびそ の金属を囲むリガンドLtおよび共リガンド(co-ligand)Xおよび/又はYの性 質が、このようなスペクトルの性質を得るために非常に重要であり、そして、リ ガンドと共リガンドのク レームされた組合せは、効率的なエネルギー変換のための太陽スペクトルに有利 に適合する。共リガンドXがシアニドアニオンまたはチオシアニドアニオン等の 負に帯電した種であり、且つ共リガンドYが電子供与体4,4’−ジメチル−2 ,2’−ビピリジンであるときに、これは特にあてはまる。 有力な三座配位リガンドLtの中で、さらに、光増感剤複合体に対して、カル ボキシレート基[COOH]、ホスホネート基[PO(OH)2、PO(OR3) (OH)またはPO(OR32]、ヒドロキサメート基[CO(NHOH)]、 またはサリチレート基[o−カルボキシヒドロキシフェニル]またはピロカテコ ール基[o−ジヒドロキシフェニル]等のキレート化基から選ばれた少くとも1 つの固定基が与えられる際に、以下の式を有する化合物は、光増感剤のスペクト ルの性質の増加に対して最善の寄与をする: 更に本発明によれば、少くとも1つの二酸化チタン層が適用された支持体上に 堆積された電気的に伝導性の層を含む光起電力セルであって;それが前記二酸化 チタン層に適用された光増感剤として、上記で特定された式(Ia)または(l b)の光増感剤複合体を含むことを特徴とする光起電力セルが提供される。 添付の図面を参照しつつ、本発明を以下の例により説明する。添付の図面は、 以下の通りである: 図1は、それに電荷移動増感剤として適用された式(Ia)または(lb)の 遷移金属複合体を有するナノ構造体化された半導体性の二酸化チタン膜を備えた 光陽極を含む光起電力セルのレイアウトおよび機能の模式的な説明図であり; 図2は、入射フォトン電流変換効率(IPCE)が波長の関数としてプロット されている、このようなセルの光電流作用スペクトルを示すグラフであり、およ び、 図3は、図2のグラフに類似するグラフであり、先行技術のシス−ジチオシア ナト−ビス(4,4’−ジカルボキシ−2,2’−ビピリジン)ルテニウム(II )複合体を用いる類似したセル、半導体性の二酸化チタン光陽極層のための電荷 移動光増感剤として、それぞれ他の先行技術のルテニウム複合体を用いる他の2 つの類似したセル、および光増感剤を用いていないもう一つの類似した光起電力 セルとの比較における、式(Ia)または(lb)の遷移金属複合体を用いる光 起電力セルの光電流作用スペクトルをそれぞれ示すグ ラフである。例1: 複合体トリチオシアナト(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’: 6’,2”−ターピリジル)ルテニウム(II)、すなわちLtが4,4’,4” −トリカルボキシ−2,2’:6’,2”−ターピリジンである式Ru(NCS )3tの複合体の製造 a)4,4’,4”−トリメチル−2,2’:6’,2”−ターピリジンの製 造 4−メチル−ピリジン(900mL、KOHペレット上で還流し、新たに蒸留 したもの)、およびパラジウム黒(palladium on charcoal、5%、37g)を 、化学平衡に到達するまで浴上で170℃で加熱した。その反応液を熱い状態で 濾過(filtered hot)し、その触媒を熱いトルエンで洗浄し、濾液を放置して結 晶化させた。その4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジンの結晶を濾過し、 トルエンで洗浄した。母液を結合し、その体積の1/3まで濃縮して、0℃で結 晶化させた。この第2収量のビピリジンを上記のように処理し、母液を減圧下で 蒸発乾固させた。母液のビピリジンおよびターピリジン成分を、0.02mmH g、浴温度80〜100℃(装置の幾何学的配置に依存する)での注意深い多段 分別昇華によって分離した。これらの条件の下で、その4,4’,4”−トリメ チル−2,2’:6’,2”−ターピリジンは残渣に蓄積する。結合した純粋な ターピリジン画分を0.02mmHg、120〜140℃で二度昇華させて、1 5gのオフホワイトの4,4’,4”−トリメチル−2,2’:6’,2”−タ ーピリジンを得た(いくつかの画分については、非常に純粋な4,4’,4”− トリメチル−2,2’:6’,2”−ターピリジンを得るために、ジクロロメタ ンを溶出剤とするシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーを用いた)。 質量分析(70eV、化学イオン化/NH3)m/e(相対強度):277( 6.6、M+2)、276(37.8;M+1)、275(100.0;M)、 274(25.8)、260(3.91、M−15)、247(1.4、M−2 8)、233(1.9、M−42)、183(1.1、M−92)、92(4. 58、M−183)。 1H−NMR(CDCl3)δppm:2.50(6H、s)、2.58(3H 、s)、7.15(2H、d)、8.26(2H、s)、8.40(2H、s) 、8.55(2H、d)。 b)4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2”−ターピリジン の製造 硫酸(4mL)中の4,4’,4”−トリメチル−2,2’:6’,2”−タ ーピリジン(0.32g;1.16ミリモル)の氷冷溶液に対して、三酸化クロ ム(1.05g;10.5ミリモル)を加えた。75℃で4時間攪拌し、50m Lの氷水に注ぎ、次いで、水(165ml)で希釈し、そして、遠心機中で白沈 殿を分離して、pH=7まで洗浄し、乾燥させた。4,4’,4”−トリカルボ キシ−2,2’:6’,2”−ターピリジン(0.15g;41%)を緑がかっ た白アモルファス粉末として得た。 質量分析(70eV、化学イオン化/NH3)m/e(相対強度):366( 12.22;M+1)、365(12.57;M)、322(16.44)、3 21(55.11、M−44)、293(4.05)、231(1.34、M− 3×44+3)、79(100)。1H−NMR(D2O/NaOH)δppm:7.52(2H、d)、8.13 (2H、s)、8.31(2H、s)、8.43(2H、d)。 c)トリチオシアナト(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’, 2”−ターピリジル)ルテニウム(II)のテトラブチルアンモニウム塩の製造: RuCl3・xH2O(60mg、0.23ミリモル)および4,4’,4”− トリカルボキシ−2,2’:6’,2”−ターピリジン(70mg、0.19ミ リモル)を、30mlのDMFを含む100のmlの3つ口のフラスコに加え、 そして、その混合物を通して15分間窒素バブリングした。フラスコの周りをア ルミニウムホイルで包むことによって、混合物を光から保護し、次いで120℃ で2時間加熱した。茶色−緑溶液を110℃にわずかに冷却し、DMF/水の4 :1混合物の5ml中に溶解した過剰のKSCN(0.9g、9ミリモル)を加 え、同じ温度で光を遮断しつつ更に70時間加熱を続けた。この時間の後、その 混合物の色は、茶色−緑から緑に変化した。次いで、固体の水和テトラブチルア ンモニウム水酸化物の形の塩基(TBAOH、0.48g)を加え、そして混合 物を110℃で更に24時間加熱した。反応混合物をロータリーエバポレータで フォトンど乾燥状態とし、そして、更に0.6gのTBAOHを加え、次いで約 100mLの脱イオン水を加えた(その溶液のpHは約11.7であった)。得 られた紫の溶液を濾過して少量の不溶材料を除き、希塩酸でpH4に調節した。 直ちに暗い緑沈殿が形成したが、その生成物を集めるために、濾過より前に、懸 濁液を一晩中冷蔵した。 収率;192mg(87%)のトリチオシアナト(4,4’,4 ”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2”−ターピリジル)ルテニウム(II) のテトラブチルアンモニウム塩。その生成物を更に精製するために、ゲル浸透ク ロマトグラフィーを用いることができる。 微量分析:実測値:C54.7;H7.0;N10.1。 C5381863Ru・2H2Oに対する計算値:C54.9;H7.4;N9 .7。 エタノール中の複合体のUV−可視吸収スペクトルは、620nmで金属から リガンドへの強い電荷移動バンドを示す。 1H NMRスペクトル(CD3OD,ppm):1.03(t、24H、C 3 )、1.55(q、16H、C 2CH3)、1.70(m、16H、NCH2 2 )、3.28(t、16H、NC 2)、8.23(dd、2H、H−5、H −5’)、8.95(d、2H、H=3、H−3’、S、2H、H−3”)、9 .17(d、2H、H−6、H−6’)。 13C NMRスペクトル(CD3OD、ppm):13.95、20.74、 24.83、59.6、122,12、122.99、129.89、136. 62、138.16、142.30、154.86、160.80、162.1 9、167.66。例2 :複合体トリチオシアナト(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2 ’:6’,2”−ターピリジル)ルテニウム(II)、すなわち、Ltが4’−( 4−フェニルホスホネート)−2,2’:6’,2”−ターピリジンである式R u(NCS)3tの複合体の製造 a)4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’:6’,2 ”−ターピリジンの製造: このリガンドは、記述された方法(H.Toshikazuら、Synthesis、1981、 56)にに従って製造した。 b)トリチオシアナト(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’:6 ’,2”−ターピリジル)ルテニウム(II)のテトラブチルアンモニウム塩の製 造: この複合体は、例1において記述した方法と類似した方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、580nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例3 :複合体トリチオシアナト(4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’ :6’,2”−ターピリジル)ルテニウム(II)、すなわちLtが4’−(4− カルボキシフェニル)−2,2’:6’,2”−ターピリジンである式Ru(N CS)3tの複合体の製造 a)4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’,2”−ターピリジ ンの製造: このリガンドは、例1b中で記述した方法に類似した方法によって、既知の4 ’−(4−メチルフェニル)−2,2’:6’,2”−ターピリジンを酸化する ことによって製造した。 b)トリチオシアナト(4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’ ,2”−ターピリジル)ルテニウム(II)のテトラブチルアンモニウム塩の製造 : この複合体は、例1に記述した方法に類似した方法によって製造 した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、600nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例4 :複合体トリシアノ(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’, 2”−ターピリジル)ルテニウム(II)、すなわちLtが4,4’,4”−トリ カルボキシ−2,2’:6’,2”−ターピリジンである式Ru(NC)3tの 複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は,例1中で記述した方法に類似し た方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、540nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例5 :複合体トリシアノ(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’:6 ’,2”−ターピリジル)ルテニウム(II)、すなわちLtが4’−(4−フェ ニルホスホネート)−2,2’:6’,2”−ターピリジンである式Ru(NC )3tの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例1中で 記述した方法に類似した方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、520nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例6 :複合体トリシアノ(4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’ ,2”−ターピリジル)ルテニウム(II)、すなわちLtが4’−(4−カルボ キシフェニル)−2,2’:6’,2”−ターピリジンである式Ru(NC)3 tの複合体の製造: この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例1中で記述した 方法に類似した方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、530nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。 例7:複合体チオシアナト(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’: 6’,2”−ターピリジル)(4,4−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ルテ ニウム(II)、すなわちLtが4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’ :6’,2”−ターピリジンであり、Yが,4,4−ジメチル−2,2’−ビピ リジンである式Ru(NCS)YLtの複合体の製造 この反応の合成および仕上げは、可能な異性化を避けるために、減光下で実施 した。RuCl2(dmso)4(0.484g)を、30mlのDMFを含む1 00mL3つ口のフラスコに溶解し、その混合物を通して15分間窒素バブリン グした。この溶液に、4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’:6’, 2”−ターピリジン(0.375g)を加えた。フラスコの周りをアルミニウム ホイルで包むことによって反応フラスコを光から保護し、次いで、120℃で3 時間加熱した。この溶液に、4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジンリガン ド(0.184g)を加え、窒素雰囲気下で更に4時間還流した。反応混合物を 110℃に冷却し、DMF/水の4:1混合物5ml中に溶解した過剰のKSC N(0.9g、9ミリモル)を加え、そして、光を遮断しつつ更に5時間同じ温 度で加熱を続けた。その混合物の色は、この時間の後変化した。次いで、固体の 水和テトラブチルアンモニウム水酸化物の形の塩基(TBAOH、0.48g) を加え、そして、その混合物を110℃で更に4時間加熱した。反応混合物をロ ータリーエバポレータ上で殆ど乾燥状態とし、そして更に0.6gのTBAOH を、続い て約100mlの脱イオン水を加えた(その溶液のpHは、約11.7であった )。得られた紫の溶液を、少量の不溶材料を除くために濾過し、希塩酸でpH2 .5に調節した。濃い沈殿が直ちに形成されたが、その生成物を集めるために、 濾過より前に、その懸濁液を一晩中冷蔵した。それを室温(25℃)にまで冷却 させた後に、それを焼結(G−4)ガラスルツボを通して濾過し、減圧下で乾燥 させた。収率60%のチオシアナト(4’−(4−フェニルホスホネート)−2 ,2’:6’,2”−ターピリジル)(4,4−ジメチル−2,2’−ビピリジ ル)ルテニウム(II)のテトラブチルアンモニウム塩。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、500nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例8 :複合体チオシアナト(4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6 ’,2”−ターピリジル)(4,4−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ルテニ ウム(II)、すなわちLtが4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6 ’,2”−ターピリジンであり、Yが,4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリ ジンである式Ru(NCS)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例7中で記述した方法に類似し た方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、510nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例9 :複合体チオシアナト(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’ ,2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ルテニ ウム(II)、すなわちLtが4,4’, 4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2”−ターピリジンであり、Yが4, 4’−ジメチル−2,2’−ビピリジンである式Ru(NCS)YLtの複合体 の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例7中で記述した方法に類似し た方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、520nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例10 :複合体シアノ(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’:6’ ,2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ルテニ ウム(II)、すなわちLtが4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’: 6’,2”−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリ ジンである式Ru(NC)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例7中で記述した方法に類似し た方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、500nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例11 :複合体シアノ(4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’, 2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ルテニウ ム(II)、すなわちLtが4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’ ,2”’−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジ ンである式Ru(NC)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例7中で記述した方法に類似し た方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、510nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例12 :複合体シアノ(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2 ”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ルテニウム (II)、すなわちLtが4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2 ”−ターピリジンであり、Yが4,4’−:ジメチル−2,2’−ビピリジンで ある式Ru(NC)YLt複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例7中で記述した方法に類似し た方法で製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、520nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例13: 複合体シアノ(4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’, 2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)オスミウ ム(II)、すなわちLtが4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’ ,2”−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン である式Os(NC)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、NH4OsCl6およびエチレン グリコールを溶媒として用いる、例7中で記述した方法に類似した方法によって 製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、510nm、65 0nmおよび700nmで金属からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例14 :複合体シアノ(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2 ”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)オスミウム (II)、すなわちLtが4,4’、4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2 ”−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジンであ る式Os(NC)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例13中で記述した方法に類似 した方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、510nm、65 0nmおよび700nmで金属からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例15 :複合体シアノ(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’:6’ ,2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)オスミ ウム(II)、すなわちLtが4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’: 6’,2”−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリ ジンである式Os(NC)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例13中で記述した方法に類似 した方法によって製造した。 この複合体のエタノール中でのUV−可視吸収スペクトルは、490nm、6 40nmおよび700nmで金属からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例16 :複合体チオシアナト(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’ :6’,2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル) オスミウム(II)、すなわちLtが4’ −(4−フェニルホスホネート)−2,2’:6’,2”−ターピリジンであり 、Yが4,4’−(ジメチル−2,2’−ビピリジン)である式Os(NCS) YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例13中で記述した方法に類似 した方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、510nm、65 0nmおよび700nmで金属からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。応用例 :図1中で示され、伝導性ガラス上に支持された二酸化チタン膜の増感に 基づく光起電力デバイスを以下のように組み立てる: 空気中で450℃、30分で加熱しつつ、伝導性のガラス支持体(アサヒTC Oガラス、フッ素ドープSnO2上層、可視での透過>85%、シート抵抗7〜 8Ω/スクェア)上にコロイド状のTiO2粒子の粘性の分散体を塗布すること により、ナノ結晶性のTiO2膜を製造した。コロイド状のTiO2分散体の2つ の製造方法を使用した。方法Aは、200℃に代えてオートクレーブを230ま たは240℃で行ったことを除き、以前に記述した方法に従った(O'Regan,B. ;Graetzel,M.,Nature(ロンドン)1991、353、737]。コロイドを 伝導性のガラス支持体上に塗布し、焼成した後、コロイド状のTiO2膜上に、 Ti(III)水溶液から、少数(a few)のTiO2の単層を電着し[Kavan,L. ;O'Regan,B.;Kay,A.;Graetzel,M.,J.Electroanal.Chem.,1993 、346、291]、続いて450℃で更新(renewed)アニーリングした。こ の処理は、その太陽電池の開路電圧のみならず、短絡光電流をも顕著に改良する ことが判明した。得られたこのようなTiO2膜の2つの異なる倍率での走査電 子顕微鏡法による断面 により、最下層のガラス支持体に続き、0.7μm厚さのフッ素ドープSnO2 、および10μm厚さのコロイド状TiO2膜の3層構造の存在を確認した。高 分解能の観察は、約15nmの平均サイズを有する相互に連結した粒子の三次元 のネットワークから成るTiO2膜があることを示す。 ナノ結晶性の膜の製造の第2の方法(方法B)は、市販のTiO2(P25、 デグッサ社(Degussa AG)、ドイツ、約30%のルチルおよび70%のアナター ゼの混合物、BET表面積55m2/g)を使用した。これは、TiCl4の火炎 加水分解によって製造され、凝集した粒子から成る。電子顕微鏡法は、約25n mの一次粒子の平均サイズを示す。会合物を分離した粒子に壊す目的で、粒子の 再凝集を防ぐためのアセチルアセトン(0.4mL)を含む少量の水(4mL) とともに、粉末(12g)を磁器乳鉢中で摩砕した。酸、塩基またはTiO2キ レート剤等の他の安定剤も適していることも判明した。高い剪断力で粘性のペー スト中にその粉末を分散した後、摩砕を続けつつ、それをゆっくりの水(16m L)の添加により希釈した。最後に、基材上へのコロイドの塗布を容易にするた めに、デタージェント(0.2mlのトリトンX−100、アルドリッチ(Aldr ich))を加えた。TiO2膜の厚さを制御するため、および電気接触のために非 コート領域を与えるために、伝導性のガラス板を2つの平行のエッジ上で接着テ ープ(約40μm厚さ)でカバーした。コロイド(5μL/cm2)は、伝導性 ガラスの自由エッジの一つに塗布し、テープでカバーしたエッジ上をスライドす るガラス棒で分布させた。空気乾燥の後、その電極を空気中で450〜550℃ 、30分間火に当てた。得られた膜厚は、12μmであったが、コロイド濃度ま たは接着テープ厚さを変えることによって、変えることができる。 増感した光陽極としての膜の性能は、TiCl4水溶液からのTiO2の堆積に より更に改良された。非常に高い発熱性の加水分解反応によるTiO2の沈殿を 防ぐために、2MのTiCl4原液を0℃で製造した[Kavan,L.;O'Regan,B .;Kay,A.;Graetzel,M.,J.Electroanal.Chem.,1993、346、2 91]。この原液を新たに水で希釈して0.2MのTiCl4とし、その電極上 へ塗布した(50μL/cm2)。閉じたチャンバ中、室温で一晩中放置した後 に、その電極を蒸留水で洗浄した。色素溶液に浸す直前に、それを空気中で45 0〜550℃、30分間で再び火を当てた。Ti(III)水溶液からの電着と同 様に、この方法は、TiO2膜上にナノメートルのサイズのTiO2粒子の核形成 を生じ、更にその活性な表面積を増加させた。更に、上記したTi(III)溶液 からのTiO2の陽極堆積と同様に、この処理は、非常に低い不純物含量を有す る堆積をもたらすように見える。これは、洗い落とす代わりの加熱(firing)の 前にTiCl4溶液を蒸発させるならば、上記の処理が無効になるという事実に よって確証される。Fe3+等の、TiCl4中の不純物は、TiO2と比較した酸 化鉄のより高い溶解性のために、酸性のTiCl4溶液からの加水分解によって 堆積されない。逆に、TiCl4溶液の蒸発によって、不純物の堆積が生じる。 上記のP25粉末は、最高100ppmまでのFe23を含むが、これは励起し た色素からの電子注入を妨害することが知られている。TiCl4処理は、汚い コアよりむしろこれを高純度TiO2の薄層でカバーし、注入効率および半導体 −電解質結合のブロッキング性を改良する[Kavan,L.;O'Regan,B.;Kay, A.;Graetzel,M.,J.Electroanal.Chem.,1993、346、291]。 上記の処理は、表面粗さ係数約200〜1000のアナターゼ膜 を製造する。 連続アルゴン流の下で冷却した後、ガラスシートを直ちに、エタノール中、例 1のルテニウム複合体のテトラブチルアンモニウム塩を含む2×10-4Mの溶液 で、更に、共吸着剤として40mMのタウロ(tauro)デオキシコール酸を含む 溶液へ移す。電極表面での水酸基の存在が色素取込みを妨害するため、TiO2 表面のヒドロキシル化を防ぐ目的で、色素吸着に先行する膜の外気への長い曝露 は避けられる。エタノール性溶液からの光増感剤の吸着を10時間続けさせ、そ の後にガラスシートを引き上げ、無水エタノールで短く洗浄する。そのシートの 上のTiO2層は、光増感剤コーテングのために黒い色を呈した。 60%のメトキシプロピオニトリル、40%のアセトニトリル、0.5Mの4 −tert−ブチルピリジン、0.1MのLiI、0.6Mの1,2−ジメチル−3 −プロピル イミダゾリウムヨウ化物、および0.1MのI2の溶液を含むレド ックス電解液とともに、光起電力セル中でテストした際に、このようにして得た 12mmの厚さを有する黒色の膜は顕著な性能を示した。図2は、このようなセ ルの光電流作用スペクトルを示し、その中で、入射フォトン−電流変換効率(I PCE)は、励起波長の関数としてプロットされている。これは、下記の方程式 から導かれた: (1) IPCE(%)=[(1.24×103)×光電流密度(μA/cm2 )/[波長(nm)×フォトン束(W/m2)] 光電流作用スペクトルと太陽放射との重なりから、太陽光から電気への全体の 変換効率ηは、下記式から計算される。 (2) η=12×OCV×FF(%)、 (式中、OCVは開放電圧であり、FFは光起電力セルのフィル係数(fill fac tor)である。) 式2の実験的確認のために、光陽極として透明伝導性の二酸化スズ層(6)お よびガラス基材(7)を含む伝導性ガラス(動作電極)上に支持された、光増感 剤をロードしたTiO2(5)膜を介して、例1のルテニウム複合体(4)を用 いて、図1に示す光起電力セルを組み立てる。そのセルは、サンドイッチ状の配 置を有し、動作電極(4〜7)は、約20ミクロンの厚さを有する電解質(3) の薄層によって、その対向電極(1、2)と分離されている。対向電極は、これ もアサヒ伝導性ガラス製のガラス基材(1)上に堆積された伝導性の二酸化スズ 層(2)を含み、動作電極の最上部に直接に配置される。白金の単分子の透明層 は、ヘキサクロロ白金酸の水溶液からの電気メッキにより、対向電極(1、2) の伝導性ガラス上に堆積される。白金の役割は、その対向電極でのヨウ素の電気 化学的還元を高めることである。その対向電極の透明性は、それが前向きおよび 後ろ向きの方向の両方ともの光の取り入れを許容するため、光起電力応用に対す る利点がある。実験は、AM1.5の太陽放射をシミュレーションするために、 適当なフィルタを装着した高圧キセノンランプで行われる。光の強さは、平方メ ートル当たり50〜600ワットの間で、開放電圧は660〜800mVの間で それぞれ変えられる。開放電圧および短絡電流の積で割ったセルの最大電力アウ トプットとして定義されるフィル係数は、0.7〜0.75Vの間にある。全可 視スペクトルをカバーし、更に最高920nmまでの近赤外領域に広がる幅広い 特性が得られ、プラトー領域におけるIPCE値は約80%である。伝導性ガラ スの光損失を考慮に入れると、電流発生効率は、400〜700nmの幅広い波 長範囲にわたって実際的には100%である。この曲線の標準グローバルAM 1.5の太陽放射との重なり積分は、20mA/cm2の光電流密度を与える。 図3上に示される各曲線の比較は、それぞれ以下を示す: −曲線1:電荷移動光増感剤として式(I)の遷移金属複合体を用いる上記の 光起電力セルの光電流作用スペクトル; −曲線2:先行技術の光増感剤シス−ジチオシアナトビス(4,4’−ジカル ボキシ−2,2’−ビピリジン)ルテニウム(II)複合体を用いる類似した光起 電力セルの光電流作用スペクトル; −曲線3:bpyがビピリジルを意味し、Lが4,4’−ジカルボキシ−2, 2’−ビピリジンである式RuL2[Ru(bpy)2(CN)22を有する先行 技術の光増感剤を用いる他の類似した光起電力セルの光電流作用スペクトル; −曲線4:Lが上記した意味を有する式RuL3を有する先行技術の光増感剤 を用いる更に他の類似した光起電力セルの光電流作用スペクトル;および、 −曲線5:光増感剤を用いない更に他の類似した光起電力セルの光電流作用ス ペクトル。 上記の比較は、明らかに、可視光線スペクトル全体上の全整色性増感の全体効 率のみならず、赤および近赤外領域におけるスペクトル反応に関して、式(I) の複合体の優越を示している。
【手続補正書】 【提出日】平成11年12月7日(1999.12.7) 【補正内容】 (1) 明細書第1頁、下から第4行、 「に開示されている。」とあるのを、 トラクト,128:130226a中に開示されている。」と補正する。 (2) 明細書第2頁、第18行〜第9頁、下から第14行、 「本発明は、赤および近赤外領域における・・・・ ・・・・・・ AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有する。」とあるのを、 クト,128:130226aは、1個のホスホネート化された基を有するが、 金属からリガンドへの電荷移動(MLCT)バンドを、498nmおよび503 nmにそれぞれ有する2つの他の有力なルテニウム複合体を記述している。 本発明は、赤および近赤外領域における増大したスペクトル反応を有する光増 感剤を提供することにより、太陽エネルギー−電力交換効率を更に改良すること を目的とする。 その趣旨で、本発明によれば、式(Ia): MX3t(Ia); [式中、Mはルテニウム、オスミウム、鉄、レニウム、およびテクネチウムから 選ばれた遷移金属であり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OH およびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換されたピリジ ン、から選ばれた共リガンドであり;および、 Ltは、一般式(IIa)および(IIb){式中、R1は、H、COOHNPO(OH)2、PO(OR3)(OH)、CO (NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、およびCO (NHOH)から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニル、ピ ロカテコール基であり;R3は、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; R2は、H、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、 (III e)、および(III f): (式中、R4は、R1と同じ意味を有し; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、置換基R1およびR4のうちの少なくとも1つがHと異なる条件下で、R2 、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は互いに同じまたは異なる)から 選ばれた同じまたは異なる基である} から選ばれた式を有する三座配位のリガンドである] の光増感剤複合体が提供される。 好ましくは、Mはルテニウムまたはオスミウムであることができ;他方 個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ; Ltは、式(IIa): (式中、R1は、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、およびC O(NHOH)から選ばれた基の少なくとも1つにより置換されたフェニルであ り;R3はC1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有する。 また、好ましくは、Mはルテニウムまたはオスミウムであることができ:他方 、 個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ; Ltは、式(IIa):(式中、R1は、COOHであり;および AおよびBは、両方とも4−カルボキシ−2−ピリジルである) を有する。 更に本発明によれば、式(lb) MXYLt(lb) [式中、Mはルテニウムであり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミ ン、OHおよびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換され たピリジン、から選ばれた共リガンドであり; Yは、非置換または少くとも1つのC1 〜30アルキルにより置換された2,2 ’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれた共リガンドであり;および 、 Ltは、一般式(IIa)および(IIb) {式中、R1は、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、CO (NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、およびCO (NHOH)から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニル、ピロカ テコール基であり;R3は、C1〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ, R2は、H、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、 (III e)、および(III f): (式中、R4は、R1と同じ意味を有し; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、置換基R4のうちの少なくとも1つがHと異なる条件下で、R2、R5、R6 、R7、R8、R9、R10およびR11は互いに同じまたは異なる)から選ばれた同 じまたは異なる基である} から選ばれた式を有する三座配位のリガンドである] の光増感剤複合体が提供される。 好ましくは、個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれることができ ;他方、 Ltは、式(IIa):(式中、R1は、COOHであり;および AおよびBは、両方とも4−カルボキシ−2−ピリジルである) を有する。 更にまた本発明によれば、式(lb) MXYLt(lb) [式中、Mはルテニウムであり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OH およびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換されたピリジ ン、から選ばれた共リガンドであり; Yは、非置換または少くとも1つのC1 〜30アルキルにより置換された2,2 ’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれた共リガンドであり;および 、 Ltは、一般式(IIa) {式中、R1は、COOH、CO(NHOH);COOH、およびCO(NHO H)から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニル、ピロカテコール 基であり;R3は、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; R2は、H、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、 (III e)、および(III f): (式中、R4は、Hであり; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、R2、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は互いに同じまたは異な る)から選ばれた同じまたは異なる基である} から選ばれた式を有する三座配位のリガンドである] の光増感剤複合体が提供される。 好ましくは、個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ;他方、 Ltは、式(IIa):(式中、R1は、COOH、およびCO(NHOH)から選ばれた基の少なくと も1つにより置換されたフェニルであり; AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有する。 更にまた本発明によれば、式(lb) MXYLt(lb) [式中、Mはオスミウム、鉄、レニウム、およびテクネチウムから選ばれた遷移 金属であり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OH およびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換されたピリジ ン、から選ばれた共リガンドであり; Yは、非置換または少くとも1つのC1 〜30アルキルにより置換された2,2 ’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれた共リガンドであり;および 、 Ltは、一般式(IIa)および(IIb) {式中、R1は、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、CO (NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)およびCO(NHOH )から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニル、ピロカテコール基 であり;R3は、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; R2は、H、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、 (III e)、および(III f): (式中、R4は、R1と同じ意味を有し; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、R2、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、置換基R1およびR4 のうちの少なくとも1個がHとは異なるという条件下で、互いに同じまたは異な る)から選ばれた同じまたは異なる基である} から選ばれた式を有する三座配位のリガンドである] の光増感剤複合体が提供される。 好ましくは、Mはオスミウムであり;他方、 個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ; Ltは、式(IIa): (式中、R1は、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)およびCO (NHOH)から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニルであり; R3は、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有する。 また、好ましくは、Mはオスミウムであり;他方、 個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ;および、 Ltは式(IIa): (式中、R1はCOOHであり;および、 AおよびBは、両方とも4−カルボキシ−2−ピリジルである) を有する。」と補正する。 (3) 明細書第20頁、第4〜9行、 「例7:複合体チオシアナト・・・の複合体の製造」とあるのを、 「例7:複合体チオシアナト(4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’ :6’,2”−ターピリジル)(4,4−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ル テニウム(II)、すなわちLtが4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’ :6’,2”−ターピリジンであり、Yが,4,4−ジメチル−2,2’−ビピ リジンである式Ru(NCS)YLtの複合体の製造 510nmに強い金属からリガンドへの電荷移動バンドを示すUV−可視吸収 スペクトルを有するこの複合体のテトラブチルアンモニウム塩を、公知の複合体 チオシアナト(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’:6’,2”− ターピリジル)(4,4−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ルテニウム(II) の製造に適用された下記のものに類似した方法によって製造した。」と補正する 。 (4) 明細書第21頁、第11行〜第25頁、第8行、 「この複合体のエタノール中の・・・・ ・・・・・・ 電荷移動バンドを示す。」とあるのを、 「例8:複合体チオシアナト(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’: 6’,2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ル テニウム(II)、すなわちLtが4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’: 6’,2”−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリ ジンである式Ru(NCS)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例7中で記述した方法に類似し た方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、520nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例9 :複合体シアノ(4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’,2 ”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ルテニウム (II)、すなわちLtが4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’, 2”’−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン である式Ru(NC)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例7中で記述した方法に類似し た方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、510nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例10 :複合体シアノ(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2 ”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)ルテニウム (II)、すなわちLtが4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2 ”−ターピリジンであり、Yが4,4’−:ジメチル−2,2’−ビピリジンで ある式Ru(NC)YLt複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例7中で記述した方法に類似し た方法で製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、520nmで金属 からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例11 :複合体シアノ(4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’, 2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)オスミウ ム(II)、すなわちLtが4’−(4−カルボキシフェニル)−2,2’:6’ ,2”−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン である式Os(NC)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、NH4OsCl6およびエチレン グリコールを溶媒として用いる、例7中で記述した方法に類似した方法によって 製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、510nm、65 0nmおよび700nmで金属からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例12 :複合体シアノ(4,4’,4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2 ”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)オスミウム (II)、すなわちLtが4,4’、4”−トリカルボキシ−2,2’:6’,2 ”−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジンであ る式Os(NC)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例11中で記述した方法に類似 した方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、510nm、65 0nmおよび700nmで金属からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例13 :複合体シアノ(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’:6’ ,2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル)オスミ ウム(II)、すなわちLtが4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’: 6’,2”−ターピリジンであり、Yが4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリ ジンである式Os(NC)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例11中で記述した方法に類似 した方法によって製造した。 この複合体のエタノール中でのUV−可視吸収スペクトルは、490nm、6 40nmおよび700nmで金属からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。例14 :複合体チオシアナト(4’−(4−フェニルホスホネート)−2,2’ :6’,2”−ターピリジル)(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジル) オスミウム(II)、すなわちLtが4’−(4−フェニルホスホネート)−2, 2’:6’,2”−ターピリジンであり、Yが4,4’−(ジメチル−2,2’ −ビピリジン)である式Os(NCS)YLtの複合体の製造 この複合体のテトラブチルアンモニウム塩は、例9中で記述した方法に類似し た方法によって製造した。 この複合体のエタノール中のUV−可視吸収スペクトルは、510nm、65 0nmおよび700nmで金属からリガンドへの強い電荷移動バンドを示す。」 と補正する。 (5) 請求の範囲を、別紙の通り補正する。 7.添付書類の目録 請求の範囲 1通 請求の範囲 1.式(Ia); MX3t(Ia); [式中、Mはルテニウム、オスミウム、鉄、レニウム、およびテクネチウムから 選ばれた遷移金属であり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OH およびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換されたピリジ ン、から選ばれた共リガンドであり;および、 Ltは、一般式(IIa)および(IIb) {式中、R1は、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、CO (NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、およびCO (NHOH)から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニル、ピロカ テコール基であり;R3は、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; R2は、H。C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、 (III e)、および(III f): (式中、R4は、R1と同じ意味を有し; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、置換基R1およびR4のうちの少なくとも1つがHと異なる条件下で、R2 、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は互いに同じまたは異なる)から 選ばれた同じまたは異なる基である} から選ばれた式を有する三座配位のリガンドである] の光増感剤複合体。 2.Mがルテニウムまたはオスミウムであり; 個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ;および、 Ltが式(IIa): (式中、R1はCOOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)およびCO( NHOH)から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニルであり; R3はC1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは、両 方とも2−ピリジルである) を有することを特徴とする請求項1に従う式(Ia)の光増感剤複合体。 3.Mがルテニウムまたはオスミウムであり;および、 個々のXが、独立にNCS-およびCN-から選ばれ; Ltが、式(IIa): (式中、R1は、COOHであり;および AおよびBは、両方とも4−カルボキシ−2−ピリジルである) ことを特徴とする請求項1に従う式(Ia)の光増感剤複合体。 4.式(lb) MXYLt(lb) [式中、Mはルテニウムであり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OH およびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換されたピリジ ン、から選ばれた共リガンドであり; Yは、非置換または少くとも1つのC1 〜30アルキルにより置換された2,2 ’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれた共リガンドであり;および 、 Ltは、一般式(IIa)および(IIb) {式中、R1は、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、CO (NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、および CO(NHOH)から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニル、ピ ロカテコール基であり;R3は、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; R2は、H、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、 (III e)、および(III f); (式中、R4は、R1と同じ意味を有し; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、置換基R。のうちの少なくとも1つがHと異なる条件下で、R2、R5、R6 、R7、R8、R9、R10およびR11は互いに同じまたは異なる)から選ばれた同 じまたは異なる基である} から選ばれた式を有する三座配位のリガンドである] の光増感剤複合体。 5.個々のXが、独立にNCS-およびCN-から選ばれ; Ltが、式(IIa): (式中、R1は、COOHであり;および AおよびBは、両方とも4−カルボキシ−2−ピリジルである) を有することを特徴とする請求項4に従う式(Ib)の光増感剤複合体。 6.式(lb) MXYLt(lb) [式中、Mはルテニウムであり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OH およびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換されたピリジ ン、から選ばれた共リガンドであり; Yは、非置換または少くとも1つのC1 〜30アルキルにより置換された2,2 ’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれた共リガンドであり;および 、 Ltは、一般式(IIa) {式中、R1は、COOH、CO(NHOH);COOH)およびCO(NHO H)から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニル、ピロカテコール 基であり;R3は、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; R2は、H、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、( III e)、および(III f): (式中、R4は、Hであり; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、R2、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は互いに同じまたは異な る)から選ばれた同じまたは異なる基である} から選ばれた式を有する三座配位のリガンドである] の光増感剤複合体。 7.個々のXが、独立にNCS-およびCN-から選ばれ; Ltが、式(IIa):(式中、R1は、COOH、およびCO(NHOH)から選ばれた基の少なくと も1つにより置換されたフェニルであり; AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有することを特徴とする請求項6に従う式(Ib)の光増感剤複合体。 8.式(lb) MXYLt(lb) [式中、Mはオスミウム、鉄、レニウム、およびテクネチウムから選ばれた遷移 金属であり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OH およびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換されたピリジ ン、から選ばれた共リガンドであり; Yは、非置換または少くとも1つのC1 〜30アルキルにより置換された2,2 ’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれた共リガンドであり;および 、 Ltは、一般式(IIa)および(IIb) {式中、R1は、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、CO (NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)およびCO(NHOH )から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニル、ピロカテコール基 であり;R3は、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; R2は、H、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、 (III e)、および(III f): (式中、R4は、R1と同じ意味を有し; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、置換基R1およびR4のうちの少なくとも1個がHとは異なるという条件下 で、R2、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は互いに同じまたは異なる )から選ばれた同じまたは異なる基である} から選ばれた式を有する三座配位のリガンドである] の光増感剤複合体。 9.Mがオスミウムであり; 個々のXが、独立にNCS-およびCN-から選ばれ;および、 Ltが式(IIa): (式中、R1は、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)およびCO(NHO H)から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニルであり;R3は、 C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有することを特徴とする請求項8に従う式(Ib)の光増感剤複合体。 10.Mがオスミウムであり;他方、 個々のXが、独立にNCS-およびCN-から選ばれ;および、 Ltが式(IIa): (式中、R1はCOOHであり;および、 AおよびBは、両方とも4−カルボキシ−2−ピリジルである) を有することを特徴とする請求項8に従う式(Ib)の光増感剤複合体。 11.少くとも1っの二酸化チタン層が適用された支持体上に堆積された電気 的に伝導性の層を含む光起電力セルであって; それが前記二酸化チタン層に適用された光増感剤として、請求項1、4、6ま たは8のいずれかで特定された式(Ia)または(lb)の光増感剤複合体を含 むことを特徴とする光起電力セル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07F 15/00 C07F 15/00 D H01L 31/04 Z (72)発明者 ペチュ,ペーター スイス国,セアッシュ―1012 ローザン ヌ,アブニュ ビクトール―ルフィ 17

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.式(Ia)または(lb) MX3t(Ia); MXYLt(lb) [式中、Mはルテニウム、オスミウム、鉄、レニウム、およびテクネチウムから 選ばれた遷移金属であり; 個々のXは、独立に、NCS-、Cl-、Br-、I-、CN-、NCO-、H2O 、NCN2 -、非置換またはビニル、第1級、第2級または第3級のアミン、OH およびC1 〜30アルキルから選ばれた少くとも1つの基により置換されたピリジ ン、から選ばれた共リガンドであり; Yは、非置換または少くとも1つのC1 〜30アルキルにより置換された2,2 ’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれた共リガンドであり;および 、 Ltは、一般式(IIa)および(IIb) {式中、R1は、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、PO (OR32、CO(NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(O H)、PO(OR32およびCO(NHOH)から選ばれた基の少くとも1つに より置換されたフェニル、ピロカテコール基であり;R3は、C1 〜30アルキルお よび フェニルから選ばれ; R2は、H、C1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは独立に、式(III a)、(III b)、(III c)、(III d)、 (III e)、および(III f)基から選ばれた同じまたは異なる基: (式中、R4は、R1と同じ意味を有し; 個々のR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、R2と同じ意味を有し、 且つ、置換基R1およびR4のうちの少なくとも1つがHと異なる条件下で、R2 、R5、R6、R7、R8、R9、R10およびR11は互いに同じまたは異なる)} から選ばれた式を有する三座配置子である] の光増感剤複合体。 2.Mがルテニウムまたはオスミウムであり; 個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ; Ltは、式(IIa):{式中、R1は、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、PO (OR32、CO(NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(O H)、PO(OR32、およびCO(NHOH)から選ばれた基の少なくとも1 つにより置換されたフェニル、ピロカテコール基から選ばれ;R3はC1 〜30アル キルおよびフェニルから選ばれ; AおよびBは、同じまたは異なって、式(III a) (式中、R4は、置換基R1およびR4のうちの少なくとも1つがHと異なる条件 下で、R1と同じ意味を有する)} を有することを特徴とする請求項1に従う式(Ia)の光増感剤複合体。 3.Mはルテニウムまたはオスミウムであり; 個々のXは、独立にNCS-およびCN-から選ばれ;および、 Ltは式(IIa):(式中、R1はCOOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)およびPO( OR32から選ばれた基の少くとも1つにより置換されたフェニルであり;R3 はC1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有することを特徴とする請求項2に従う式(Ia)の光増感剤複合体。 4.Mがルテニウムまたはオスミウムであり; 個々のXは、独立にNOS-およびCN-から選ばれ;および、 Ltが式(IIa): (式中、R1はCOOHであり;および、 AおよびBが両方とも4−カルボキシ−2−ピリジルである) を有することを特徴とする請求項2に従う式(Ia)の光増感剤複合体。 5.Mはルテニウムまたはオスミウムであり; Xは、NCS-またはCN-であり; Yは、非置換または少なくとも1個のC1 〜30アルキルにより置換された2, 2’−ビピリジン、o−フェナントロリンから選ばれ;および、 Ltは式(IIa) {式中、R1は、H;COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、PO (OR32およびCO(NHOH)から選ばれた基の少くとも1つにより置換さ れたフェニル、ピロカテコール基か ら選ばれ; R3はC1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ; AおよびBは、同じまたは異なって、式(III a) (式中、R4は、置換基R1およびR4の少くとも一つがHと異なるという条件下 で、H、COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、PO(OR32、 CO(NHOH);COOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、PO( OR32、およびCO(NHOH)から選ばれた基の少くとも1つにより置換さ れたフェニル、ピロカテコール基から選ばれ;R3は、C1 〜30アルキルおよびフ ェニルから選ばれる) を有する} ことを特徴とする請求項2に従う式(lb)の光増感剤複合体。 6.Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり; Xは、NCS-またはCN-であり; Yは、4,4’−ジメチル−2,2’−ピリジンであり;および、 Ltは式(IIa) (式中、R1はCOOH、PO(OH)2、PO(OR3)(OH)、およびPO (OR32から選ばれた基の少なくとも1つにより置換されたフェニルであり; R3はC1 〜30アルキルおよびフェニルから選ばれ;および、 AおよびBは、両方とも2−ピリジルである) を有することを特徴とする請求項5に従う式(lb)の光増感剤複合体。 7.少くとも1つの二酸化チタン層が適用された支持体上に堆積された電気的 に伝導性の層を含む光起電力セルであって; それが前記二酸化チタン層に適用された光増感剤として、請求項1で特定され た式(Ia)または(lb)の光増感剤複合体を含むことを特徴とする光起電力 セル。
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