卟啉的修饰-----不同位置修饰基

报告人：琚成功2012 年 10 月 17 日

1. 卟啉 β 位连接不同的连接基

2004 年以来 Officer ， Gratzel[1,2,3] 等人先后合成了 Zn-1a （ η=2.6% ）， Zn-3(η=5.6%) 和 GD2 （ η=7.1% ），开启了卟啉敏化染料增强 DSSC 效率的新纪元。

1.M. K. Nazeeruddin, R. Humphry-Baker, D. L. Officer, W. M. Campbell, A. K. Burrell and M. Grätzel, Langmuir, 2004, 20, 6514-6517.

2. Q. Wang, W. M. Carnpbell, E. E. Bonfantani, K. W. Jolley, D. L. Officer, P. J. Walsh, K. Gordon, R. Humphry-Baker, M. K. Nazeeruddin and M. Grätzel, J. Phys. Chem. B, 2005, 109,15397-15409.

3. W. M. Campbell, K. W. Jolley, P. Wagner, K. Wagner, P. J. Walsh, K. C. Gordon, L. Schmidt-Mende, M. K. Nazeeruddin, Q. Wang, M. Grätzel and D. L. Officer, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 11760-11762.

N

N N

NZn

HOOC

Zn-1a

N

N N

NZn

NC

HOOC

Zn-3

N

N N

NZn

HOOCCOOH

GD2

Kim[4] 等人受 GD2 染料的启发，设计了编号为 tda-2b-bd-Zn 的卟啉染料，其效率达到 7.5% ，可与 N3 染料相比拟。

4.M. Ishida, S. W. Park, D. Hwang, Y. B. Koo, J. L. Sessler, D. Y. Kim and D. Kim, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 19343-19354.

N

N N

NZn N

HOOC

tBu

tButBu

tBu

HOOCtBu

tBu

tda-2b-bd-Zn

2. 卟啉 meso 位连接不同连接基

Galoppini [5] 等人报道了四种中位取代的抑制染料聚集的卟啉；

Lindsey[6] 等人报道了光谱响应红移的中位取代卟啉；Imahori[7] 等人报道了五元芳香杂环作为中卫连接基的卟

啉；Galoppini [5,6] 等人尝试通过使用苯乙烯基团作为桥接基

控制染料与 TiO2 的距离而控制染料聚集。

5.J. Rochford, D. Chu, A. Hagfeldt and E. Galoppini, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 4655-4665.

6. J. R. Stromberg, A. Marton, H. L. Kee, C. Kirmaier, J. R. Diers, C. Muthiah, M. Taniguchi, J. S. Lindsey, D. F. Bocian, G. J. Meyer and D. Holten, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 15464-15478.

7.S. Eu, S. Hayashi, T. Umeyama, A. Oguro, M. Kawasaki, N. Kadota, Y. Matano and H. Imahori, 45 J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 3528-3537.

为了有效避免染料聚集， Yeh and Diau[8,9,10] 等人引入3,5-tBu 苯基于卟啉中位上，合成了 YD 系列染料。

其中 YD1 染料效率达到 6.1% ， YD2 染料效率达到6.7% 。

8.C. W. Lee, H. P. Lu, C. M. Lan, Y. L. Huang, Y. R. Liang, W. N. Yen, Y. C. Liu, Y. S. Lin, E. 10 W. G. Diau and C. Y. Yeh, Chem.-Eur. J., 2009, 15, 1403-1412.

9. H. P. Lu, C. Y. Tsai, W. N. Yen, C. P. Hsieh, C. W. Lee, C. Y. Yeh and E. W. G. Diau, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 20990-20997.

10. C.-P. Hsieh, H.-P. Lu, C.-L. Chiu, C.-W. Lee, S.-H. Chuang, C.-L. Mai, W.-N. Yen, S.-J. Hsu, E. W.-G. Diau and C.-Y. Yeh, J. Mater. Chem., 2010, 20, 1127-1134.

YD 系列染料

N

N N

N

Zn N

tBu tBu

tBu tBu

tBu

tBu

HOOC

YD1

N

N N

N

Zn

tBu tBu

tBu tBu

HOOC

YD0

tBu

tBu

N

N N

N

Zn N

tBu tBu

tBu tBu

C6H13

C6H13

HOOC

YD2

Yeh 和 Diau[11] 等人以及 Imahori[12] 等人均通过研究证实类似于 YD2 的单取代中位供电基卟啉具有优于其它多取代中位供电基卟啉的性能。

11.S. L. Wu, H. P. Lu, H. T. Yu, S. H. Chuang, C. L. Chiu, C. W. Lee, E. W. G. Diau and C. Y. 20 Yeh, Energy Environ. Sci., 2010, 3, 949-955.

12.H. Imahori, Y. Matsubara, H. Iijima, T. Umeyama, Y. Matano, S. Ito, M. Niemi, N. V. Tkachenko and H. Lemmetyinen, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 10656-10665.

3. 噻吩基团加入连接集团噻吩基团作为 β 位 [13] 和 meso 位 [14] 卟啉连接基团被应

用于卟啉光敏化太阳能电池中 , 效率分别达到 4.0% 和5.1% ；

Hung[15] 等发现 meso 位噻吩基的引入对卟啉光敏化染料电池的效率提高起反作用。

14.Y. Liu, N. Xiang, X. Feng, P. Shen, W. Zhou, C. Weng, B. Zhao and S. Tan, Chem. Commun., 2009, 2499-2501.

15.R. Ambre, K.-B. Chen, C.-F. Yao, L. Luo, E. W.-G. Diau and C.-H. Hung, J. Phys. Chem. C, 2012, 116, 11907-11916.

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