一种香豆素类化合物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种香豆素类化合物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 染料敏化太阳能电池（DyeSensitizedSolarCell,DSSC)凭借其成本低、可弱光 发电、光电转化率不受温度影响等特点，极有希望替代硅半导体光电转换部件，成为下一代 实用型高性能太阳能电池。染料敏化剂是DSSC中决定可见光吸收和光电转换效率的关键 结构材料，具有结构易设计修饰和加工、成本低、稳定性好等特点。
[0003] 国内外染料敏化剂的研究主要分两类，一类为有机金属配合物，第二类为非金属 有机染料，具有摩尔吸光系数高、吸收光谱宽和可通过结构修饰调变产生优良电化学性能 等优点，是近年来染料敏化剂的研究热点。传统的非金属有机染料敏化剂的结构通式为 "给体-31 共轭桥-受体"（Donor-Bridge-Acceptor，D--A)。如果在原有D-Ji-A结 构的基础上增加一个受体或给体，不仅可以扩大n共轭体系，促进有机敏化色素分子吸 收光谱红移，同时相较于n共轭桥的扩大而言更有利于有机敏化色素分子的稳定性。例 如，朱为宏等于吲哚啉类敏化色素分子中引入苯并唑类等吸电子杂环，设计合成了一系列 D-A-Ji-A型吲哚啉双受体敏化色素，获得了具有较高短路电流和开路电压的WS-2,其效 率达9.04%;Kim等则引入苯并噻二唑作为额外受体，报道了双受体型香豆素类敏化色素 HKK-CM4,总效率为 5. 97%。
[0004] 香豆素及其衍生物作为一类分子内共轭的电子转移化合物，具有优良的荧光量子 效率、高的摩尔吸光系数以及大的Stoke位移，广泛地应用于塑料着色、彩色荧光涂料、太 阳能聚集器的彩色荧光树脂，以及感光材料、光敏材料、光盘记录材料等高新技术领域。由 于在可见光区响应度高、太阳光照射下稳定性好，香豆素类染料分子作为一类发展前景良 好的染料敏化剂受到了广泛关注。Hara等设计合成了一系列香豆素类染料敏化剂分子，光 电转换效率最高达到8. 2% ;最近Kim等报道了以香豆素为给体的新型D-A- -A类双受体 香豆素染料敏化剂分子，总效率为5. 97% ;于海涛则设计合成了新型的2D- -A类双给体香 豆素染料敏化剂分子，其光电转换效率达到了 5.53%。本发明以香豆素为给体，噻唑环为中 间受体，噻吩为桥键，氰乙酸或罗丹宁乙酸为锚合受体，设计合成了两个新的香豆素双受体 染料敏化剂。目前，尚无文献报道该结构的太阳能电池应用。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种香豆素类化合物及其 制备方法和应用，本发明主要将其应用于染料敏化太阳能电池。
[0006] 所述的一种香豆素类化合物，其特征在于包括如式（I)、式（II)所示的化合物I 和化合物II:
【主权项】
1. 一种香豆素类化合物，其特征在于包括如式（I)、式（II)所示的化合物I和化合物 II，
2. -种根据权利要求1所述的香豆素类化合物的制备方法，其特征在于包括如下步 骤： 1) 所涉及的中间体及反应原料分别为如式(III)所示的化合物III、式(IV)所示的氰乙酸 和式（V)所示的罗丹宁乙酸：
2) 在有机溶剂I中，加入如式(III)所示的化合物III与如式(IV)所示的氰乙酸或式（V) 所示的罗丹宁乙酸，在碱性化合物的作用下，加热回流搅拌反应，反应完全后，过滤，滤饼用 有机溶剂II进行重结晶，获得如式（I)所示的化合物I或式（II)所示的化合物II。
3. 根据权利要求2所述的香豆素类化合物的制备方法，其特征在于所述有机溶剂I为 乙腈。
4. 根据权利要求2所述的香豆素类化合物的制备方法，其特征在于所述碱性化合物为 哌陡。
5. 根据权利要求2所述的香豆素类化合物的制备方法，其特征在于所述有机溶剂II为 氯仿。
6. 根据权利要求2所述的香豆素类化合物的制备方法，其特征在于式(III)所示的化合 物III、式(IV)所示的化合物IV或式（V)所示的化合物V、碱性化合物的物质的量之比为1 : 1-5-2. 5 :0? 05-0. 15,优选为 1 :2. 0 :0? 1。
7. 根据权利要求2所述的香豆素类化合物的制备方法，其特征在于有机溶剂I的体积 用量以式(III)所示的化合物III的物质的量计为3-6mL/mmol，优选为5mL/mmol。
8. 根据权利要求2所述的香豆素类化合物的制备方法，其特征在于所述的反应时间为 4_8h，优选为6h。
9. 一种香豆素类化合物作为染料敏化剂在太阳能电池上的应用。
【专利摘要】本发明涉及一种香豆素类化合物及其制备方法和应用。它以如式（Ⅲ）所示的化合物Ⅲ与如式（Ⅳ）所示的化合物Ⅳ或式（V）所示的化合物V为原料，在碱性化合物的作用下，加热回流搅拌反应一定时间，反应完全后，经过滤、重结晶获得式（I）或式（Ⅱ）所示的香豆素类化合物，其反应条件温和、对设备要求低、操作简单，得到的产品结构经核磁共振等认证，该化合物作为染料敏化剂组装成的染料敏化太阳能电池具有较好的光电转换效率，为染料敏化剂的筛选增添了新的可应用物质。
【IPC分类】H01G9-20, C07D417-14
【公开号】CN104610251
【申请号】CN201510045895
【发明人】韩亮, 祖晓燕, 康蕊, 李郁锦, 叶青, 高建荣
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月29日