專利名稱：硫脲/脲芳胺染料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于有機染料技術領域，具體涉及硫脲/脲芳胺為電子供體、芳香烴或雜環芳烴及其衍生物結構單元為橋鏈并連接不同吸電子基團的三苯胺有機染料。
背景技術：
近年來，伴隨著人類對能源需求的增加以及全球變暖等環境問題的出現，各國科研工作者致力于開發新的可再生能源。由于具有成本低、性能優異、制造エ藝簡單等諸多優點，染料敏化太陽能電池正逐漸成為實驗室研究以及エ業應用開發的一個新熱點。染料敏化太陽能電池主要由以下幾部分組成導電基底材料(透明導電電扱)、納米多孔半導體薄膜、染料光敏化劑、電解質和對電極。其中，染料光敏化劑是影響電池對光吸收效率的關鍵，其性能的優劣直接決定電池的光利用效率和光電轉換效率。染料光敏化劑可分為兩大類，即金屬-配體絡合物和純有機光敏化劑。比較重要的金屬-配體絡合物有諸如N3、N719和CYC-Bll等ー些多吡啶釕光敏化劑，其光電轉換效率已經達到了 11%，并表現出很好的穩定性。由于釕是貴金屬，資源稀缺，因而逐漸發展了純有機光敏化劑，最近，其光電轉換效率突破了 10%。有機染料作為染料敏化太陽能電池的光敏化劑有如下優勢(I)與金屬-絡合物光敏化劑(金屬-配體電荷轉移吸收)相比它們的吸光系數(分子內轉換)更大，大的吸光系數可提高光的捕獲效率；(2)結構變化的多樣性為分子設計提供了可能，比如，取代基的引入，可以調節吸收光譜的范圍；(3)有機染料不含釕等貴金屬，因此成本低，污染小。通常有機染料的結構特征為電子供體-共軛橋鏈-電子受體(D- 31 -A)，這種結構上的特征簡化了新染料設計的難度，可以拓寬染料的光譜吸收范圍，也可以調節染料分子的HOMO和LUMO能級。三芳胺單元作為電子供體，其中心氮原子容易氧化，并且所形成的正離子自由基具有優良的電荷傳導能力和穩定性，所以已被廣泛研究并應用于各種光電材料，比如有機電致ニ極管(OLEDs)，有機場效應晶體管，非線性材料以及靜電印刷術等。近年來，研究表明三芳胺結構具有非常優異的光電功能，可作為有機光敏化劑的電子供體部分，三芳胺具有非平面的分子構型，所以不容易團聚，供電子能力優異。硫脲結構含N和S等富電子原子，所以在三芳胺結構基礎上并(硫)脲，可以進ー步增強三芳胺的供電子能力。
發明內容
本發明所要解決的ー個技術問題在于克服上述太陽能材料的缺點，提供一種電荷傳導能力優良、穩定性好的硫脲/脲芳胺染料。本發明所要解決的另ー個技術問題在于提供ー種方法簡單、收率高的硫脲/脲芳胺染料的制備方法。本發明所要解決的還有ー個技術問題在于為硫脲/脲芳胺染料提供ー種新用途。解決上述技術問題所采用的技術方案是該染料的結構式如下
權利要求
1.一種硫脲/脲芳胺染料，其特征在于該染料的結構式如下
2.按照權利要求I所述的硫脲/脲芳胺染料，其特征在于該染料的結構式I中，R1 R4為C3的直鏈烷烴，X為硫，R5 R15為氫原子。
3.—種權利要求I硫脲/脲芳胺染料的制備方法，其特征在于它是由下述步驟組成 (1)制備5-碘-1，3-二烷基苯并咪唑酮 在三口圓底燒瓶中加入1，3-二烷基苯并咪唑酮、冰乙酸、高碘酸鈉、碘、質量濃度為20%的硫酸水溶液，1，3- 二烷基苯并咪唑酮與冰乙酸、高碘酸鈉、碘、硫酸的摩爾比為I :14 :0.21 :0.4 :0. 5，40°C反應8小時，向三口圓底燒瓶中加入水、乙酸乙酯，反應液與水、乙酸乙酯的體積比為I :1 :1，分液，有機相用水洗至中性，用無水硫酸鎂干燥，過濾，常壓蒸除溶齊U，得粗品，柱層析分離，制備成5-碘-1，3-二烷基苯并咪唑酮，其化學反應方程式如下
4.按照權利要求3所述的硫脲/脲芳胺染料的制備方法，其特征在于制備式3化合物的步驟(2)中，封管中加入碘化亞銅、4，4’ - 二甲基聯吡啶和甲苯，室溫下攪拌10分鐘，再加入芳香胺或雜環芳香胺、5-碘-1，3- 二烷基苯并咪唑酮、叔丁醇鉀、甲苯，芳香胺與5-碘-I，3- 二烷基苯并咪唑酮、碘化亞銅、4，4’ - 二甲基聯吡啶、叔丁醇鉀、甲苯的摩爾比為I :3.0 :0. 10 :0. 10 :3.0 :10，置換氮氣，密封，加熱到150°C，反應8 10小時，降至室溫，打開封管，轉入分液漏斗，再加入甲苯和水，反應液與甲苯、水的體積比為I :1 :1，分液，有機相用水洗至中性，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑，剩余物用柱層析純化，制備成3式化合物。
5.權利要求I硫脲/脲芳胺染料在制備太陽能電池中的用途。
全文摘要
一種硫脲/脲芳胺染料，該染料的結構式如下式中，R1～R4為C1～C20的烷烴或C2～C20的烯烴；X為氧或硫；Ar為芳香烴、雜環芳烴或其衍生物所構成的橋鏈，Ac為氰基乙酸或羅丹寧乙酸等電子受體。該染料可用于制備太陽能電池。
文檔編號C09B23/04GK102675897SQ20121015478
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者伍致生, 劉曉春, 劉騫峰, 安忠維, 王建文, 金立諾, 陳新兵, 陳沛 申請人:西安瑞聯近代電子材料有限責任公司, 陜西師范大學