《染料敏化太阳能电池光敏剂分子的设计、合成及应用》

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(一)项目所属的学科技术领域:

光电太阳能转换是将太阳能直接转换成电能的一种形。染料敏化太阳能电池由于低成本和高的光电转换效率已被广泛研究。因此,功能性光敏剂的设计、合成及其在太阳能电池中的应用具有举足轻重的地位。

(二)主要研究内容:

1.钌光敏剂的设计、合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用。研究了三苯胺、咔唑基等不同给电子基团对光电转化效率的影响及在电子转移机制中的作用,建立筛选高效钌光敏剂的方法。2.卟啉类光敏剂的设计、合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用。研究在卟啉环的不同位置引入缺电子基团对光电转换效率的影响,建立筛选高效率卟啉类光敏剂的方法。3.功能性光敏剂在电化学传感器中的应用。研究分子对过氧化氢和亚硝酸盐的快速、灵敏、宽线性范围的检测,建立非酶电化学传感器仿生界面的构筑方法。4.功能性光敏剂在光学传感器中应用。研究分子对重金属离子和阴离子的识别作用,实现传感器分子对目标检测物的高选择和超灵敏识别。5.模拟计算分子结构与光电转换效率、光电化学传感器识别物之间的相互作用机制,实现理论计算与实验的有效结合。

(三)科学发现点和科学价值:

1.设计合成了三苯胺和咔唑基钌光敏剂,研究光敏剂敏化太阳能电池的光电性质。钌光敏剂敏化的电池具有较好的光电性能明,源于三苯胺或咔唑具有较强的给电子能力,光敏剂具有高的摩尔消光系数和三苯胺/咔唑基的存在能减小电子复合的速率。2.缺电子基团引入卟啉环的不同位置,构建了D-A’-Por-π-A和D-Por-A’-π-A类卟啉光敏剂。研究啉光敏剂对准固态电池的光电性质的影响。结果表明,键合缺电子基于受体附近,有利于电子离域在LUMO,提高电子的不对称性,从而利于分子内电荷转移。3.利用卟啉光敏剂优越的电化学性能,研究结构新颖、光电性能优异的卟啉类光敏剂对H2O2及亚硝酸盐的光电催化性能,实现功能化光敏剂在电化学传感器中的应用。4.功能化钌光敏剂对Hg2+和F-的识别作用。构建了肉眼识别和荧光光谱“turn-on”型的Hg2+和F-光化学传感器。实现功能化光敏剂在光化学传感器中的应用。5.理论模拟分子结构与光电性质、传感器识别物之间的相互作用、阐释实验现象,实现理论计算与实验结果的有机结合。

(四)同行引用评价:

课题组成员以第一作者或通讯作者发表相关SCI收录论文65篇,均被SCI收录,部分论文发表在影响因子较高的国际著名期刊如Inorg. Chem., J of Power Source, Anal. Chem., Phys. Chem. Chem. Sens. Actuators B: Chem.等。发表论文有较高的引用率,8篇代表作中,被SCI期刊总引用153次,被SCI期刊他引115次。

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