低聚3-噻吩甲酸对纳晶TiO2电极的敏化
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１ ３ 染料 敏化 纳晶 ＴＯ２ 电极 的制备 和 电池 的组装 ． ｉ 膜 将 导 电玻 璃 的导 电面朝 上 ， 透 明胶带 盖 住 导 用
电玻 璃 四边 ， 形成 一个 涂敷 槽． Ｔｉ 粉 （ ～５３ｇ加 入 ０ １ｍＬ乙酰 丙酮 和 １ｍＬ水研磨 成 黏性状 ， 取 Ｏ。 Ｐ２ ） ， ． 然
后按一次 １ ｍＬ的量分三次加入去离子水 ３ｍ ， Ｌ 且确保每次加水后碾磨充分 ， 最后加人 ０ １ ． ｍＬ表面活
收 稿 日期 ： ０ ８—０ —１ ２０ ９ ７
作者简介 ： 辛麟（ ９ ２ ）男 ， １ ８ 一 ， 硕士 ； 王世敏， 通信作者 ， ｍ ｉ ｗ ｎ ｓ ． ｕ ｕ ａ ｏ．ｏ ． ｎ Ｅ ａ ： ａ ｇｍ ｈ ｂ ＠ｙｈ ｏ ｃｒ ｃ ｌ ｎ
学特 性 ， 在可见 光 区有 较好 吸 收［ ， 并 ］而其 羧 酸衍 生 物 又 以其 连 有
的端 基羧 酸 ， 能有 效 吸附在 纳 晶 Ｔｉ ｚ 面 ， 强敏化 作 用． 文 以低 Ｏ表 增 本
一 聚 ３噻吩 甲酸 （ １ 一 图 所示 ） 作为 光敏染 料 ， 研究其 对纳 晶 Ｔｉ 电极 图 １ 低聚 ３噻吩甲酸的结构式 Ｏ膜
摘要 ： 通过光照化学聚合法合成低 聚 ３噻 吩甲酸太 阳能 电池光 敏染料 ， 一 对染 料 的光、 电化学性 能进行测
定． 结果表 明在模拟太阳光 ＡＭ１ ５照射 下， ． 以其为染料敏 化剂 的太阳能 电池 的光 电转换效率达 到 ０ １ ％。 ． ２ 该
染料具有 良好的吸附性 和光稳定性 ， 适于用作太阳能电池 的光 敏染料．
价格低廉 、 稳定性好 的新 型 聚合物 光敏染 料成 为该领 域研 究 的重要 方 向之 一［ ］ 光 。． 目前 ， 采用 低 聚 噻 吩 的 羧 酸 衍 生 物 作 为 光 敏 染 料 已有 文 献 报 道 ］低 聚 噻吩类化 合物 具 有较 好 的光 、 ， 热稳 定性 和 优 异 的光 电化
文章 编 号 ：０ ０ ３ ５ ２ １ ） １ ０ ７ ～ ４ １０ —２ ７ （０ ０ ０ — ０ ２ ０
低 聚 ３ 噻 吩 甲 酸 对 纳 晶 Ｔ Ｏ２ 一 ｉ 电极 的 敏 化
辛麟 ， 王世敏 ， 张修华 ， 金鹏 ， 兵 杨
（ 湖北 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，湖北 武 汉 ４ ０ ６ ） ３ ０ ２
关 键 词 ； 化 剂 ； 晶 ｒ ０ 膜 染 ３噻 敏 纳 ｒ ２ ｉ
中 图 分 类 号 ： Ｎ８ ３ ３ Ｔ ７ ． 文献标志码 ： Ａ
自瑞 士科学 家 Ｇ ｆｚｌ ｒｔｅ 等人于 １ ９ ｉ ９ １年发 现经 染料 敏 化后 的纳 晶 Ｔｉ ｚ Ｏ 膜具 有 良好 的光 电转 换 性质
以来 ， 料敏 化太 阳能 电池 （ｙ—ｅ ｓｉ ｄｓｌｒｃｌ ， Ｓ Ｃｓ凭 借 比较简 单 的制 备 工 艺 和低 廉 的制 备 染 ｄ ｅｓｎｉｚ ｏａ ｅｌ Ｄ Ｓ ） ｔｅ ｓ 成本得 以快速 发展 ， 为近年来 太 阳能 电池领域 的研 究热 点 引 目前 ， 类 电池多 采用 钌基 多 吡 啶配合 成 ． 此 物为光 敏染料 ， 这种 染料 由于 价格 昂贵 ， 照下 易分解 等 因素 ， 光 不利 于其在实 际应 用 中进一 步推 广． 因此
１２ 低 聚 ３噻 吩 甲酸的合 成 ． 一
按 照文 献 ［Ｏ 的方 法 ， １ １］ 将 ０ｍｍｏ 一 ｌ 噻吩 甲酸溶 于 ５ ３ ＯｍＬ去离 子水 中 ，
将其与溶有 ３ ｏ 重铬酸钾的 ５ ０ ｍｍ ｌ ０ ｍＬ去离子水溶液混合 ， 常温置于 １０ 可见光光照下反应 ３ ． ０ Ｗ 反 ｄ 应结 束后 ， 将产 物滤 出 ， 洗涤 ， 纯 ， 提 干燥 ．
盐 的 ＤＭＦ溶 液作 为 电解 液 ；４ ０数 字 源表 （ ｉ ｌ ２０ Ｋｅ ｈｅ 司 ， 国 ） ９ １ ２１ ０ ｔ ｙ公 美 ； １ ９ —０ ０型 太 阳能模 拟器 （ ｉ Ｏｒ ｌ ｅ
ｉｓｒｍｅ ｔ 公 司 ， 国 ） ｎ ｔｕ ｎｓ 美 ．
Ｔｉ ２ （ －５ ， Ｏ 粉 Ｐ ２ ） 购于德 国 Ｄ ｇ ｓａ 司 ； 吩 甲酸 ，９ ５ ， 于 ； 电玻 璃 Ｉ ｅ ｕｓ 公 噻 ９． 购 导 Ｔｏ， 阻≤ ｌ ｃ ， 方 ＯＱ／ｍ 购 于上 海海 曲化工 有限公 司深圳 莱宝 高科技 股 份公 司 ； 其他 试剂 均为分 析纯 ．
第 １ 期
辛 麟 等 ： 聚 ３噻 吩 甲 酸 对 纳 晶 Ｔｉ 电极 的 敏 化 低 一 Ｏｚ
７ ３
性 剂 Ｏ 一０经 充分 研磨 后 形成 Ｔｉｚ Ｐ１， Ｏ 溶胶 ． 有敷 槽 的导 电玻 璃 上滴 上 Ｔｉ 胶 ， 玻璃 棒徐 徐 滚动使 在 Ｏ溶 用 其 平 整 ， 自然 晾干后 放 人马 弗炉 中以 ５。 ｍｉ 待 Ｃ／ ｎ的速 度 升温 至 ４０。 并 在 该温 度下 烧结 ３ ｎ 自然 ５ Ｃ， ０ｍｉ， 冷却． 配制 浓度 为 ０ ０８ｍｏ／ ． ０ ｌＬ低 聚 ３噻 吩 甲酸 的 ＴＨＦ溶 液 ， 制作 的纳 晶 Ｔｉ 膜 置 于溶 液 中避光 浸 一 将 Ｏ
的敏 化能力 ， 并初 步探讨 了敏 化机 理．
１ 实验 部 分
１１ 仪 器与试 剂 ． 入１ 一７紫外 可见 分光 光 度计 （ ｅｋｎＥｍｅ 公 司 ， 国） Ｒ －４ Ｐ ｒｉ— ｌ ｒ 美 ； Ｆ５０型荧 光 光谱 仪 （ 岛津 公司， 日本 ） Ｐ Ｓ ； ＡＲ ＴＡＴ Ｍ 电化 学 工作 站 （ ｒ ｃｔｎＡｐ ｌ ｄＲｅｅｒｈ公 司 ， 国） 电化 学测 试 采用 三 Ｐ ｉ ｅｏ ｐｉ ｓａｃ ｎ ｅ 美 ， 电极体 系 ： 电极为 工作 电极 、 丝为 对 电极 ， 和甘汞 电极 为参 比电极 ，． ｌＬ高氯 酸 四正 丁基 铵 铂 铂 饱 ０ １ｍｏ／
第３ ２卷第 １期
２１ 年 ３ ００ 月
湖北大学学报（ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｕ ｅ Ｕｎｖ ｒ ｉ （ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃ ） ｏ ｒ ａ ｆＨ ｂ ｉ ｉｅ ｓｔ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅ ｙ Ｓ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ １ １３ ．
Ｍ ａ ．，２ １ ｒ ００
电玻 璃 四边 ， 形成 一个 涂敷 槽． Ｔｉ 粉 （ ～５３ｇ加 入 ０ １ｍＬ乙酰 丙酮 和 １ｍＬ水研磨 成 黏性状 ， 取 Ｏ。 Ｐ２ ） ， ． 然
后按一次 １ ｍＬ的量分三次加入去离子水 ３ｍ ， Ｌ 且确保每次加水后碾磨充分 ， 最后加人 ０ １ ． ｍＬ表面活
收 稿 日期 ： ０ ８—０ —１ ２０ ９ ７
作者简介 ： 辛麟（ ９ ２ ）男 ， １ ８ 一 ， 硕士 ； 王世敏， 通信作者 ， ｍ ｉ ｗ ｎ ｓ ． ｕ ｕ ａ ｏ．ｏ ． ｎ Ｅ ａ ： ａ ｇｍ ｈ ｂ ＠ｙｈ ｏ ｃｒ ｃ ｌ ｎ
学特 性 ， 在可见 光 区有 较好 吸 收［ ， 并 ］而其 羧 酸衍 生 物 又 以其 连 有
的端 基羧 酸 ， 能有 效 吸附在 纳 晶 Ｔｉ ｚ 面 ， 强敏化 作 用． 文 以低 Ｏ表 增 本
一 聚 ３噻吩 甲酸 （ １ 一 图 所示 ） 作为 光敏染 料 ， 研究其 对纳 晶 Ｔｉ 电极 图 １ 低聚 ３噻吩甲酸的结构式 Ｏ膜
摘要 ： 通过光照化学聚合法合成低 聚 ３噻 吩甲酸太 阳能 电池光 敏染料 ， 一 对染 料 的光、 电化学性 能进行测
定． 结果表 明在模拟太阳光 ＡＭ１ ５照射 下， ． 以其为染料敏 化剂 的太阳能 电池 的光 电转换效率达 到 ０ １ ％。 ． ２ 该
染料具有 良好的吸附性 和光稳定性 ， 适于用作太阳能电池 的光 敏染料．
价格低廉 、 稳定性好 的新 型 聚合物 光敏染 料成 为该领 域研 究 的重要 方 向之 一［ ］ 光 。． 目前 ， 采用 低 聚 噻 吩 的 羧 酸 衍 生 物 作 为 光 敏 染 料 已有 文 献 报 道 ］低 聚 噻吩类化 合物 具 有较 好 的光 、 ， 热稳 定性 和 优 异 的光 电化
文章 编 号 ：０ ０ ３ ５ ２ １ ） １ ０ ７ ～ ４ １０ —２ ７ （０ ０ ０ — ０ ２ ０
低 聚 ３ 噻 吩 甲 酸 对 纳 晶 Ｔ Ｏ２ 一 ｉ 电极 的 敏 化
辛麟 ， 王世敏 ， 张修华 ， 金鹏 ， 兵 杨
（ 湖北 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，湖北 武 汉 ４ ０ ６ ） ３ ０ ２
关 键 词 ； 化 剂 ； 晶 ｒ ０ 膜 染 ３噻 敏 纳 ｒ ２ ｉ
中 图 分 类 号 ： Ｎ８ ３ ３ Ｔ ７ ． 文献标志码 ： Ａ
自瑞 士科学 家 Ｇ ｆｚｌ ｒｔｅ 等人于 １ ９ ｉ ９ １年发 现经 染料 敏 化后 的纳 晶 Ｔｉ ｚ Ｏ 膜具 有 良好 的光 电转 换 性质
以来 ， 料敏 化太 阳能 电池 （ｙ—ｅ ｓｉ ｄｓｌｒｃｌ ， Ｓ Ｃｓ凭 借 比较简 单 的制 备 工 艺 和低 廉 的制 备 染 ｄ ｅｓｎｉｚ ｏａ ｅｌ Ｄ Ｓ ） ｔｅ ｓ 成本得 以快速 发展 ， 为近年来 太 阳能 电池领域 的研 究热 点 引 目前 ， 类 电池多 采用 钌基 多 吡 啶配合 成 ． 此 物为光 敏染料 ， 这种 染料 由于 价格 昂贵 ， 照下 易分解 等 因素 ， 光 不利 于其在实 际应 用 中进一 步推 广． 因此
１２ 低 聚 ３噻 吩 甲酸的合 成 ． 一
按 照文 献 ［Ｏ 的方 法 ， １ １］ 将 ０ｍｍｏ 一 ｌ 噻吩 甲酸溶 于 ５ ３ ＯｍＬ去离 子水 中 ，
将其与溶有 ３ ｏ 重铬酸钾的 ５ ０ ｍｍ ｌ ０ ｍＬ去离子水溶液混合 ， 常温置于 １０ 可见光光照下反应 ３ ． ０ Ｗ 反 ｄ 应结 束后 ， 将产 物滤 出 ， 洗涤 ， 纯 ， 提 干燥 ．
盐 的 ＤＭＦ溶 液作 为 电解 液 ；４ ０数 字 源表 （ ｉ ｌ ２０ Ｋｅ ｈｅ 司 ， 国 ） ９ １ ２１ ０ ｔ ｙ公 美 ； １ ９ —０ ０型 太 阳能模 拟器 （ ｉ Ｏｒ ｌ ｅ
ｉｓｒｍｅ ｔ 公 司 ， 国 ） ｎ ｔｕ ｎｓ 美 ．
Ｔｉ ２ （ －５ ， Ｏ 粉 Ｐ ２ ） 购于德 国 Ｄ ｇ ｓａ 司 ； 吩 甲酸 ，９ ５ ， 于 ； 电玻 璃 Ｉ ｅ ｕｓ 公 噻 ９． 购 导 Ｔｏ， 阻≤ ｌ ｃ ， 方 ＯＱ／ｍ 购 于上 海海 曲化工 有限公 司深圳 莱宝 高科技 股 份公 司 ； 其他 试剂 均为分 析纯 ．
第 １ 期
辛 麟 等 ： 聚 ３噻 吩 甲 酸 对 纳 晶 Ｔｉ 电极 的 敏 化 低 一 Ｏｚ
７ ３
性 剂 Ｏ 一０经 充分 研磨 后 形成 Ｔｉｚ Ｐ１， Ｏ 溶胶 ． 有敷 槽 的导 电玻 璃 上滴 上 Ｔｉ 胶 ， 玻璃 棒徐 徐 滚动使 在 Ｏ溶 用 其 平 整 ， 自然 晾干后 放 人马 弗炉 中以 ５。 ｍｉ 待 Ｃ／ ｎ的速 度 升温 至 ４０。 并 在 该温 度下 烧结 ３ ｎ 自然 ５ Ｃ， ０ｍｉ， 冷却． 配制 浓度 为 ０ ０８ｍｏ／ ． ０ ｌＬ低 聚 ３噻 吩 甲酸 的 ＴＨＦ溶 液 ， 制作 的纳 晶 Ｔｉ 膜 置 于溶 液 中避光 浸 一 将 Ｏ
的敏 化能力 ， 并初 步探讨 了敏 化机 理．
１ 实验 部 分
１１ 仪 器与试 剂 ． 入１ 一７紫外 可见 分光 光 度计 （ ｅｋｎＥｍｅ 公 司 ， 国） Ｒ －４ Ｐ ｒｉ— ｌ ｒ 美 ； Ｆ５０型荧 光 光谱 仪 （ 岛津 公司， 日本 ） Ｐ Ｓ ； ＡＲ ＴＡＴ Ｍ 电化 学 工作 站 （ ｒ ｃｔｎＡｐ ｌ ｄＲｅｅｒｈ公 司 ， 国） 电化 学测 试 采用 三 Ｐ ｉ ｅｏ ｐｉ ｓａｃ ｎ ｅ 美 ， 电极体 系 ： 电极为 工作 电极 、 丝为 对 电极 ， 和甘汞 电极 为参 比电极 ，． ｌＬ高氯 酸 四正 丁基 铵 铂 铂 饱 ０ １ｍｏ／
第３ ２卷第 １期
２１ 年 ３ ００ 月
湖北大学学报（ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｕ ｅ Ｕｎｖ ｒ ｉ （ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃ ） ｏ ｒ ａ ｆＨ ｂ ｉ ｉｅ ｓｔ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅ ｙ Ｓ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ １ １３ ．
Ｍ ａ ．，２ １ ｒ ００