染料敏化太阳能电池中离子液体和敏化染料的合成及表征

摘要

1991年Gratzel研究小组首次利用纳米技术使染料敏化太阳能电池的转化效率有了大幅度的提高而受到广泛的关注，染料敏化太阳能电池为利用太阳能提供了一种新的途径。
　　 染料敏化太阳能电池(DSSC)主要由导电玻璃、多孔纳米TiO2薄膜、染料、对电极和电解质五部分组成。本文主要分两部分对染料敏化太阳能电池的电解质和染料合成作简单综述和研究。
　　 一、本文以咪唑类离子液体为研究对象。首先以咪唑和硫酸二甲酯为原料合成了甲基咪唑，并使产率有所提高，然后合成了四种碘代烷及四种相应的碘化咪唑盐。最后利用核磁对[i-PMIm]I、[n-PMIm]I、[i-BuMI]I、[i-C5MI]I结构进行表征。
　　 二、在染料敏化太阳能电池中，敏化染料起着吸收太阳光和传输电子的作用，是太阳能电池光电转化效率高低的重要决定因素。
　　 在参阅文献基础上，通过Vilsmerier甲酰化、witting反应、Heck反应及Knoevenagel缩合反应成功合成了全有机染料Ⅰ，并设计合成了染料Ⅱ以及染料Ⅲ，又用氰乙酸甲酯代替氰乙酸得到了染料Ⅳ和染料Ⅴ，目的是探索染料分子结构与吸收光谱的关系，为今后设计新的敏化染料提供参考。所有合成的染料分子结构都通过IR和1HNMR进行确证。

目录

文摘

英文文摘

第一章 离子液体概述

1.1 离子液体的简介

1.2 离子液体的发展历史

1.3 离子液体的特点

1.4 离子液体的分类

1.5 离子液体的合成方法

1.5.1 两步法

1.5.2 一步法

1.6 离子液体的应用

1.6.1 亲电取代反应

1.6.2 金属催化的碳-碳键偶联

1.6.3 重排反应

1.6.4 离子液体在染料敏化太阳能电池中的应用

1.7 本章课题的提出和主要研究内容

第二章 碘化咪唑类离子液体的合成及表征

2.1 实验的主要内容

2.2 实验试剂和仪器

2.3 实验部分

2.3.1 N-甲基咪唑的合成

2.3.2 碘化1-异丙基-3-甲基咪唑的合成

2.3.3 碘化1-正丙基-3-甲基咪唑的合成

2.3.4 碘化1-异丁基-3-甲基咪唑的合成

2.3.5 碘化1-异戊基-3-甲基咪唑的合成

2.4 小结

第三章 染料敏化太阳能电池概述

3.1 引言

3.2 染料敏化太阳能电池简介

3.2.1 染料敏化太阳能电池基本概念

3.2.2 染料敏化太阳能电池的结构与工作原理

3.3 染料分子的种类

3.3.1 联吡啶钌配合物

3.3.2 全有机光敏染料

3.4 本章课题的提出和主要研究内容

第四章 有机敏化染料的合成及表征

4.1 实验的主要内容

4.2 实验试剂

4.3 实验部分

4.3.1 染料Ⅰ的合成

4.3.2 染料Ⅱ的合成

4.3.3 染料Ⅲ的合成

4.3.4 染料Ⅳ的合成

4.3.5 染料Ⅴ的合成

4.4 结果与讨论

4.4.1 小结

4.4.2 讨论

参考文献

附录

个人简历

致谢