新型有機(jī)染料在染料敏化太陽(yáng)能電池和離子熒光識(shí)別中的應(yīng)用

【摘要】：本論文的工作分為兩個(gè)研究方向,一為染料敏化太陽(yáng)能電池染料敏化劑的合成與應(yīng)用；二為有機(jī)熒光探針的合成與應(yīng)用研究。 (1)染料敏化太陽(yáng)能電池由于其制備工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,已成為近年來太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前普遍使用的染料敏化劑多為吡啶釕化合物,但是存在原料成本高,合成及提純困難等缺點(diǎn)；純有機(jī)染料敏化劑種類多,結(jié)構(gòu)易于調(diào)整,原料價(jià)格相對(duì)低廉,將有望提高電池的效率以及降低電池的成本。 該課題設(shè)計(jì)合成了一種以咪唑啉結(jié)構(gòu)單元為電子供體的新型染料敏化太陽(yáng)能電池敏化劑,開辟了一類新型的純有機(jī)染料敏化劑方向。本文探討了咪唑啉染料敏化劑的結(jié)構(gòu)、光譜性能與光伏性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),該化合物能夠發(fā)生有效的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移,且其軌道能級(jí)可以很好地與電解質(zhì)液中氧化還原電對(duì)的氧化還原電勢(shì)與納米晶半導(dǎo)體導(dǎo)帶能級(jí)相匹配,其光電轉(zhuǎn)換效率為3.65%； (2)通過研究發(fā)現(xiàn),次氯酸根離子及硫化氫其在生物體內(nèi)均起到非常重要的作用,然而現(xiàn)有這兩種離子的檢測(cè)方法難以達(dá)到兼?zhèn)涓哌x擇性、高靈敏度、低檢測(cè)限等特性,且很難用于活體細(xì)胞檢測(cè)。亟需性能優(yōu)良且可用活體于細(xì)胞檢測(cè)次氯酸根離子和硫化氫的熒光探針 因此課題一方面設(shè)計(jì)合成了以硫代方酸為母體的新型次氯酸根熒光探針。這是首次將硫代方酸化合物運(yùn)用于離子探針。其合成與后處理都采用了十分簡(jiǎn)便的方法,且對(duì)于次氯酸根具有高度的選擇性、良好的線性測(cè)試范圍、較低的檢測(cè)限(26nM)以及長(zhǎng)波長(zhǎng)等特點(diǎn)。然后運(yùn)用光譜及高效液相色譜,我們探究了探針對(duì)次氯酸根離子的響應(yīng)機(jī)理,發(fā)現(xiàn)探針被次氯酸根離子氧化后轉(zhuǎn)化為其方酸前體化合物。 另一方面,本文設(shè)計(jì)合成了以芘為母體結(jié)構(gòu)的新型硫化氫熒光探針。本文首次以芘衍生物作為硫化氫熒光探針,其合成與后處理也十分簡(jiǎn)便。由于硫化氫在體內(nèi)的存在形式為硫氫根離子(HS-),因此實(shí)際檢測(cè)中我們采用硫氫根作為檢測(cè)對(duì)象。結(jié)果表示,探針對(duì)于硫氫根具有高度的選擇性、良好的線性范圍和較低的檢測(cè)限(0.42μM)。鑒于該探針優(yōu)良的水溶性,其有望應(yīng)用于活體細(xì)胞中。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽(yáng)能電池 敏化劑 咪唑啉 方酸 熒光探針
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：O657.3;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第一部分9-31
• 1 染料敏化太陽(yáng)能電池9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理9-11
• 1.3 描述DSSC性能的光伏參數(shù)11-14
• 1.3.1 光電轉(zhuǎn)換效率12
• 1.3.2 開路光電壓12
• 1.3.3 短路光電流12-13
• 1.3.4 填充因子13
• 1.3.5 光電流/壓曲線13
• 1.3.6 光電能量轉(zhuǎn)換效率13-14
• 1.4 染料敏化劑14-22
• 1.4.1 多吡啶釘配合物染料敏化劑14-15
• 1.4.2 有機(jī)非金屬染料敏化劑15-22
• 2 咪唑啉衍生物染料敏化劑22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分22-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑22-23
• 2.2.2 化合物的合成與表征23-26
• 2.2.3 染料敏化納晶TiO_2電極的制備26
• 2.3 結(jié)果與討論26-30
• 2.3.1 光物理和電化學(xué)性質(zhì)26-28
• 2.3.2 密度泛函理論計(jì)算28-29
• 2.3.3 光伏特性29-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第二部分31-56
• 1 熒光分子探針31-38
• 1.1 引言31
• 1.2 熒光分子探針識(shí)別原理31-35
• 1.2.1 光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移32
• 1.2.2 分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移32-33
• 1.2.3 熒光共振能量轉(zhuǎn)移33-34
• 1.2.4 激基締合物34
• 1.2.5 激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移機(jī)理34-35
• 1.3 次氯酸根的重要生理意義及其研究進(jìn)展35
• 1.4 次氯酸根熒光分子探針的發(fā)展35-38
• 2 基于方酸衍生物次氯酸根熒光探針38-48
• 2.1 引言38
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分38-41
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑38-40
• 2.2.2 化合物的合成與表征40-41
• 2.3 結(jié)果與討論41-46
• 2.3.1 探針光譜性質(zhì)的測(cè)定41-42
• 2.3.2 探針選擇性研究42-44
• 2.3.3 探針對(duì)次氯酸根的識(shí)別44-46
• 2.4 探針識(shí)別機(jī)理研究46-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 3 基于芘衍生物硫化氫熒光探針48-56
• 3.1 引言48
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分48-51
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑48-50
• 3.2.2 化合物的合成與表征50-51
• 3.3 結(jié)果與討論51-55
• 3.3.1 探針光譜性質(zhì)的測(cè)定51-52
• 3.3.2 探針選擇性研究52-53
• 3.3.3 探針對(duì)硫氫根的識(shí)別53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-66
• 附錄66-70
• 攻讀學(xué)位期間主要研究成果70-71
• 致謝71

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

具有不同取代基的吡唑啉衍生物的光致發(fā)光和電致發(fā)光    張曉宏,姜永才,吳世康,高志強(qiáng),李振聲,李述湯

1,5-二苯基-3-萘基-2-吡唑啉化合物光物理行為的研究    閻正林,胡光偉,吳世康

5-位取代吡唑啉化合物的發(fā)光行為及其在電致發(fā)光領(lǐng)域中的應(yīng)用    馬昌期,張聯(lián)齊,李曉卉,王雪松,張寶文,曹怡,汪東明,蔣雪茵,張志林,張德強(qiáng),邱勇

受阻三芳基吡唑啉類化合物光物理行為的研究    閻正林,吳世康

光折變材料研究進(jìn)展    崔元靖,王民權(quán),錢國(guó)棟

二階非線性光學(xué)聚酰亞胺    楊潔穎,梁國(guó)正

試談新型熒光材料在檔案工作中的應(yīng)用    范新容;霍振興;

新型N,N′-二(鄰氧乙酸)芐叉乙二胺合鋅(Ⅱ)的結(jié)構(gòu)及物理發(fā)光性能的研究    楊曉翠;王靜;韓麗艷;

基于分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移的敏感變色雙水楊醛縮芳胺類化合物    錢鷹,肖國(guó)民,林保平,吳殊斌

1,3-二苯基-5-(9-菲基)-2-吡唑啉的量子化學(xué)研究    苗體方;張玉洲;

有機(jī)光致變色材料    張長(zhǎng)瑞;

一種新型吡啶鹽的合成、表征及性質(zhì)初探    馬健,田玉鵬

磺化2,3-萘酞菁鋅(Ⅱ)、鈷(Ⅱ)的電子吸收光譜和熒光光譜的研究    劉穎,左霞,吳誼群,陳鵬剛,勵(lì)蓉,王振榮

苯并咪唑苯并異喹啉酮及其衍生物的電子結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)的理論研究    靳瑞發(fā);包洪政;

納米WO_3薄膜的制備及其光學(xué)性能研究    李斌;杜芳林;

一系列有機(jī)小分子熒光功能材料的設(shè)計(jì)、合成及其應(yīng)用研究    龍凌亮

有機(jī)/無機(jī)熒光材料的合成、表征及其在光化學(xué)傳感方面的應(yīng)用    王恒國(guó)

木質(zhì)材料表面裝飾用材的光致變色機(jī)理的研究    蘇潤(rùn)洲

鋅配合物光電特性和銥配合物磷光敏化及光電特性研究    韓強(qiáng)

藍(lán)色發(fā)光材料C-9芴聯(lián)蒽衍生物的合成與發(fā)光性能的研究    王靜

有機(jī)共軛體系的雙光子熒光及激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)研究    王耀川

可溶性有機(jī)小分子電致發(fā)光器件制備與性能研究    李春

雙三嗪氨基二苯乙烯聚合型熒光增白劑合成與光學(xué)性質(zhì)研究    劉靜

鈦酸鉍材料的制備，表征及性能研究    侯軍剛

ZrB_2基超高溫陶瓷材料催化/氧化性能研究    陳紅波

羅丹明類熒光化學(xué)傳感器的合成與性能研究    季云濤

新型光致變色化合物螺吡喃的合成及性能研究    王成

基于1，8-萘酰亞胺的銅鋅離子雙受體熒光探針的合成和應(yīng)用研究    張世童

一種低玻璃轉(zhuǎn)化溫度的光折變聚合物體系    駱琳

界面凹凸結(jié)構(gòu)對(duì)有機(jī)電致發(fā)光器件性能的影響    夏龍

1、三核二甲川菁染料的合成、性質(zhì)及其與DNA相互作用的研究 2、新型電子釬焊免清洗型助焊劑的研究    蘇俊杰

油溶性1，8-萘酰亞胺類熒光染料的合成與應(yīng)用研究    尹辰

差異吸收光譜中的光譜校正    封智強(qiáng)

有機(jī)晶體熒光檢測(cè)和熒光光譜特性的研究    劉雪松

幾種有機(jī)雙光子齊聚物的超快動(dòng)力學(xué)研究    祁曉慧

吡唑啉衍生物的電化學(xué)性質(zhì)及其能帶結(jié)構(gòu)    吳芳,田文晶,樊玉國(guó),張聯(lián)齊,張寶文,曹怡

有機(jī)電荷傳輸材料    王毅,劉燕剛,陳建國(guó),黃德音

1,5-二苯基-3-萘基-2-吡唑啉化合物光物理行為的研究    閻正林,胡光偉,吳世康

受阻三芳基吡唑啉類化合物光物理行為的研究    閻正林,吳世康

5位芘取代的三芳基吡唑啉化合物的光物理行為    張聯(lián)齊,張寶文,曹怡

染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池    楊術(shù)明,李富友,黃春輝

葡萄皮色素敏化TiO_2的光電轉(zhuǎn)換性能的研究    梁嬋;薛衛(wèi)東;岳艾儒;

染料敏化TiO_2納米晶多孔膜太陽(yáng)能電池    林志東;劉黎明;郭云;達(dá)道安;

基于卟啉類有機(jī)染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展    徐海云;田冬;徐俊;

有機(jī)染料敏化TiO_2納米晶多孔膜液體太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展    劉顯杰;王世敏;

染料敏化納米晶TiO_2太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展    高峰;成曉玲;胡社軍;曾鵬;謝光榮;

染料敏化TiO_2太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展    馮蕾;程永清;秦華宇;羅東衛(wèi);

影響染料敏化二氧化鈦納米晶太陽(yáng)能電池的因素    魯厚芳,閻康平,涂銘旌

天然染料在納米晶太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用    鄢進(jìn)波;付德剛;

金屬有機(jī)類光敏劑在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用    周迪;佘希林;宋國(guó)君;

太陽(yáng)能電池有機(jī)染料敏化劑研究進(jìn)展    張東玖;楚增勇;程海峰;邢欣;

新型基于吡咯染料敏化劑的合成和性能研究    李倩倩;時(shí)杰;盧蘭蘭;彭天佑;秦金貴;李振;

太陽(yáng)能電池輸出特性的分析及檢測(cè)    張海波;

太陽(yáng)能電池表面納米微結(jié)構(gòu)研究    李美成;

有機(jī)染料錨數(shù)對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池性能的影響    尚會(huì)霞;羅艷紅;孟慶波;占肖衛(wèi);

量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池--新材料的設(shè)計(jì)、制備及器件研究    李冬梅;羅艷紅;孟慶波;

量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展    劉銘;楊君友;馮雙龍;朱虎;

高效染料鈉晶TiO_2太陽(yáng)能電池    黃昀昉;吳季懷;林建明;黃妙良;

太陽(yáng)能電池應(yīng)用    孟昭淵;

富銦與富銅CuInSe_2薄膜的光電性能    王信春;

太陽(yáng)能廠跨洋吸金 幾家歡樂幾家愁    黃女瑛 DigiTimes

太陽(yáng)能電池級(jí)多晶硅光伏項(xiàng)目落戶益陽(yáng)    記者　 郭云飛 通訊員　 張世平

涉足太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)公司一覽    詹鈴

依靠太陽(yáng)能的家庭    楊先碧

G風(fēng)帆 太陽(yáng)能電池新貴    天同證券 張銳

PE“新銳”王剛：太陽(yáng)能行業(yè)的堅(jiān)定支持派    本報(bào)記者 翁海華

行者集團(tuán)利用太陽(yáng)能獲新突破    記者 張國(guó)偉

太陽(yáng)能電池面臨出口為主的尷尬    無暇

邱第明:中國(guó)最早太陽(yáng)能企業(yè)的跌宕起伏    本報(bào)記者王穎春 采寫

青海首條太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線投產(chǎn)    梁麗英

近紅外染料敏化劑的合成及其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究    劉憶翥

基于聯(lián)噻唑和芳胺類染料的敏化太陽(yáng)能電池    賀錦香

基于吲哚啉給體的染料敏化劑的構(gòu)建及光伏性能研究    李文琴

反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的研究    陶晨

有機(jī)/聚合物太陽(yáng)能電池：活性層結(jié)構(gòu)、形貌及光伏性能    薛麗麗

基于酞菁銅的太陽(yáng)能電池的研究    劉一婷

反型聚合物太陽(yáng)能電池的研究    李福民

聚合物太陽(yáng)能電池中光吸收增強(qiáng)效應(yīng)的研究    李國(guó)龍

聚光多結(jié)太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)、制備及可靠性研究    宋明輝

半透明聚合物太陽(yáng)能電池的研究    徐洋

新型有機(jī)染料在染料敏化太陽(yáng)能電池和離子熒光識(shí)別中的應(yīng)用    賀偉杰

咔唑類染料敏化劑的合成及在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究    杜娟

喹啉類有機(jī)染料敏化劑光電性質(zhì)的理論研究    劉莉

敏化太陽(yáng)能電池中染料的合成研究    徐丹

2-吡喃酮類染料敏化劑分子設(shè)計(jì)的理論研究    昝中華

高摩爾消光釕染料的合成及應(yīng)用    劉奭

基于吡啶類新型釕配合物分子染料的設(shè)計(jì)、合成以及應(yīng)用研究    周煜華

聯(lián)吡啶釕鹽類染料敏化劑的合成、表征及性能研究    謝倩

兩類新型太陽(yáng)能電池材料的理論研究    楊曉珂

取代聯(lián)噻吩染料敏化劑的合成與光伏性能研究    梁曉琴