2,6-位取代的BODIPY染料敏化剂的合成及其性能

摘要

设计合成了3种新型基于氟化硼络合二吡咯甲川(BODIPY)衍生物的D-π-A型光敏染料CB1～CB3,其结构为:BODIPY核为桥联基团、N-苯基咔唑以不同位点连接BODIPY的2-位作为电子给体单元、氰乙酸连接于BODIPY的6-位作为电子受体单元.运用1H,13C NMR以及MALDI-TOF-MS对所合成的染料CB1～CB3进行了结构表征和确证.对3种染料CB1～CB3进行了UV-Vis和荧光等光物理特性、电化学行为、光伏性能研究,并通过DFT理论计算深入研究了其分子的几何结构与性能之间的关系.3种染料的吸收光谱主要位于420～600 nm波段,LUMO能级在3.7 eV左右,HOMO能级在5.2 eV左右.N-苯基咔唑2-位与BODIPY相连的CB2,因更平整的分子结构和更为适合的共轭长度,具有更为优良的光谱吸收和分子内电荷迁移性能,因而表现出良好的光伏性能:在AM1.5(100 mW·cm-2)的光强下,CB2敏化电池的开路电压(Voc)为550 mV,电流密度(Jsc)为3.71 mA·cm-2,填充因子(FF)为0.73,总光电转换效率(PCE)为1.49％.