专利名称：：带有给体的光敏剂的用途的制作方法
技术领域：
：本发明属光敏剂领域，特别涉及带有给体的光敏剂的用途。
背景技术：
：半导体吸光以后，价带的电子会被激发而跃迁到导带上，价带出现正空穴，导带出现带负电的电子，这样就有可能形成光功能材料和器件。一般的半导体，如无机的二氧化钛(TiO2)和有机的聚苯乙烯撑(PPV)，只能吸收紫外线；而合成染料(以下简称染料)或天然色素(以下简称色素)在可见光区有很强的吸收(克分子消光系数在104以上)。如把它们作为光敏剂附着在半导体的表面，染料或色素强烈吸收可见光而被激发，产生的光电子注入到半导体的导带，而半导体价带上的电子会填补到染料或色素被激发后出现的正空穴，染料或色素被复原，而半导体则像本身吸收紫外线那样也产生了电荷分离。这样，就把半导体的敏化范围从紫外线拉长到了可见光。这就是半导体的染料或色素光敏化，又称之为染料增感或光谱增感。本发明涉及到的是一类带有给体的特别的光敏剂。如文献Jian-junHE，Jin-caiZHAO，TaoSHEN，HisaoHidaka，NickSERPONEPhotosensitizationofColloidalTitaniaParticlesbyElectronInjectionfromanExcitedOrganicDye--AntennaeFunction，J.Phys.Chem.，B，1997，101(44)，9027-34报道，光敏剂荧光素本身被可见光激发，光电子向TiO2纳米粒子注入的效率是0.41，但是通过化学键把给体蒽接到光敏剂荧光素上，结构如下由于给体蒽能补充吸收紫外线而被激发，激发态的蒽能把能量传递给光敏剂荧光素(效率高达0.98，可以说给体蒽起到了非常好的天线作用)，这样就使荧光素向TiO2纳米粒子的光电子注入效率提高到0.55。另一个例子见文献Ai-minSONG，TaoWU，ShenCHEN，Man-huaZHANG，TaoSHENSynthesesandphotophysicalPropertiesofamphiphilicDyadsofFluoreceinandCarbazolelinkedwithaflexibleorsemi-rigidBridge，DyesandPigments，1998，39(4)，371-82。作者们合成了4种类型的带有给体咔唑的光敏剂荧光素类的化合物，具体结构见如下化合物1化合物2化合物3化合物4在这些化合物中，给体咔唑向光敏剂荧光素的光致电子转移效率列于下表<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="672">化合物化合物1化合物2化合物3化合物4光致电子转移效率0.770.710.710.46</table></tables>从上表可以看出，这些化合物中，给体咔唑向光敏剂荧光素的光致电子转移效率虽然彼此之间有些差别，但总的来说都相当高。因此可以预期，把它们作为光敏剂时，对半导体的光敏化效率会比光敏剂荧光素本身有所提高。
发明内容本发明的目的之一是将带有给体的光敏剂用于光功能材料和器件。本发明的目的之二是提供相对于光敏剂本身，这类带有给体的光敏剂的光敏性能的评价方法。本发明的用于半导体光敏化的带有给体的光敏剂，通式为S-D，其中S是带有活性基团(如羟基或羧基等，以便吸附于半导体如TiO2)的光敏剂，如荧光素、曙红等；D为可以吸收紫外线的给体，如芳香稠环中的蒽或含氮杂环化合物中的咔唑等。本发明的带有给体的光敏剂可作为半导体光敏剂用于光功能材料和器件的光敏化。本发明的带有给体的光敏剂属于光敏剂一类，其光敏性能的测试方法与一般光敏剂的测试方法一样(以下统称为光敏剂)。其特征是将光敏剂涂在导电基板上，在导电基板上通过直流偏压直接测量光敏剂光电子注入的相对效率。光敏剂光敏性能的测试如图1所示。在透明的导电玻璃的下部涂敷上光敏剂薄层，上面未涂的部分做正极，再在光敏剂上面真空镀上6根条铝条作为负极。在两个电极之间连上直流偏压和电流表(必要时，可串联上大小合适的电阻，以使所测的电流在电流表的测量范围)。不照光时，有机的光敏剂层是绝缘体，即使电路中有直流偏压，也没有直流电流经过电流表。当卤灯光源从背面照射到光敏剂层时，光敏剂被激发，会向导电玻璃注入光电子。在直流偏压作用下，就会有直流电流流经电流表。而且，光敏剂的光敏性能越好，在同样光强下，注入到导电玻璃的光电子就越多，在同样的直流偏压下的光电流也就越大。本发明的优缺点和积极效果(1)带有给体的光敏剂由于给体可以补充吸收紫外线，可以把能量和光电子传递给光敏剂，从而可以提高光敏化的效率。(2)真正染料敏化的光电池示意于图3。在本发明的测试方法(图1和图2)中，不用半导体层，直接测量各种各种光敏剂光电子注入的相对效率。优点是避开了半导体的影响，制备也比较方便；局限之处是不能得到光敏剂光敏半导体的绝对效率，而只能比较各种光敏剂相互之间的相对效率。所以，本发明只适合于以已知的或一个系列的母体为基准，评估其他光敏剂或衍生物的相对的光敏效率。图1.本发明实施例光电装置侧面和测试示意图；图2.本发明实施例光电装置正面示意图；图3.传统光电池示意图。附图标记1.卤灯2.镀铝电极3.光敏染料层4.透明导电玻璃5.直流偏压6.电流表7.半导体层8.电表具体实施方式实施例(1)光敏剂1选用市售的荧光素，结构如下(2)光敏剂2以蒽作给体，结构如下合成和鉴定方法见文献Zhou，Q.F.，Shen，S.Y.，Yuan，Z.L.，Zhou，Y.L.，Shen，T.EffectofExcitationWavelengthonPhotophysicsofluorescein-Anthracene-methylEster，J.Photochem.Photobiol.，A，1990，51，229-235。(3)光敏剂3以咔唑为给体，结构如下合成和鉴定方法见Ai-minSONG，TaoWU，ShenCHEN，Man-huaZHANG.TaoSHENSynthesesandphotophysicalPropertiesofamphiphilicDyadsofFluoreceinandCarbazolelinkedwithaflexibleorsemi-rigidBridge，DyesandPigments，1998，39(4)，371-82。(4)3种光敏剂光敏性能的测试导电玻璃从深圳南玻集团购得，导电层为氧化铟锡(ITO)，长为15mm，宽为10mm，厚为3mm。分别将上述光敏剂配成氯仿溶液，浓度为10-3摩尔/升。分别将3块导电玻璃按图2所示浸入光敏剂的氯仿溶液，第一次5分钟，让光敏剂利用外露的羟基充分吸附到ITO的金属离子上，取出风干(约3分钟)后，再次浸入光敏剂溶液，约2分钟后取出风干，如此再重复3次，共计5次。总厚度约为1～2纳米。用浸湿的脱脂棉小心擦净玻璃片背面的染料，到脱脂棉不再沾色为止。将浸涂好光敏剂的玻璃片放入真空镀膜机中，通过模板镀上如图2所示的6条铝电极，厚度约为0.1～0.2微米；铝电极与铝电极之间的间距为0.5mm。然后将做好的玻璃片放入示如图1的装置中进行光电性能的测试。测试装置的直流偏压是可调的，本发明的数据取固定为0.6伏时的电流密度，单位为微安/平方厘米。先测暗电流(因有机染料层基本上是绝缘的，暗电流不应太大)，再开灯测量，减去本底的暗电流，即为本发明的光电流密度值。每一片玻璃片应有6个数值(个别情况下，所镀的铝电极可能与导电玻璃短路，这时的暗电流明显增大，数据舍弃不用)。每次至少同时做3片，这样对一个光敏剂而言，理想情况下应有18个数据，一般情况下能得到15个左右合理的数据。取其统计平均值作为所测光敏剂的光敏性能数据。(5)3种光敏剂光敏性能的实例下表第一列中，B代表第几块玻璃片，L代表每一块玻璃片上的第几条铝电极。如第2行第2列的数据就是涂上光敏剂1的第1片玻璃片上通过第1条铝电极所测得的光电流密度数值(单位为微安/平方厘米)。表格的第20行是除去短路的合理数值的数目，第21行是这些数值的加和，第22行是统计平均值，第23行为统计的标准偏差，第24行也就是最后一行是以母体荧光素(光敏剂1)的光敏性能为100，带有给体的光敏剂光敏性能的相对值。从上表可知，光敏剂2(给体为蒽)比母体光敏剂1(荧光素)好，原因是给体补充吸收紫外线，能把能量和光电子传递给光敏剂，从而增加了对半导体的敏化能力；光敏剂3(给体为咔唑)更好一些，主要因为咔唑的给电子能力更强一些。权利要求1.一种带有给体的光敏剂的用途，其特征是所述的带有给体的光敏剂作为半导体光敏剂用于光功能材料和器件。2.如权利要求1所述的用途，其特征是所述的带有给体的光敏剂通式为S-D，其中S是带有活性基团的光敏剂，D为可以吸收紫外线的给体；所述的活性基团是羟基或羧基；所述的给体是芳香稠环或含氮杂环化合物。3.如权利要求2所述的用途，其特征是所述的带有活性基团的光敏剂是荧光素或曙红。全文摘要本发明属光敏剂领域，特别涉及带有给体的光敏剂。所述的带有给体的光敏剂通式为S－D，其中S是带有活性基团(如羟基、羧基等，以便吸附于半导体如TiO文档编号G03F7/004GK1619418SQ20031011336公开日2005年5月25日申请日期2003年11月17日优先权日2003年11月17日发明者沈涛,李玉良,杨春和,张曼华,李永舫,朱道本申请人:中国科学院化学研究所