论文摘要
染料敏化太阳能电池（DSSC）能高效吸收太阳光,将太阳能转化为电能,且成本低,无毒环保,因此DSSC的研发一直是人们研究的热点课题之一。由于高性能的光阳极或者光阴极材料是DSSC的重要组成部分,人们的研究也主要集中在高效染料敏化半导体材料的研发上。近年来,氧化石墨烯作为一种新型半导体材料备受关注,染料敏化氧化石墨烯半导体材料的制备和光电性能研究则刚刚起步,相关的报道还很少。本文设计合成了两种新型的多吡啶钌/氧化石墨烯纳米复合物,旨在为构筑高效的染料敏化太阳能电池提供新型高效的染料敏化半导体材料和新的研究思路。具体内容如下:首先通过N=N键的生成将2-萘酚引入到2,2’-联吡啶结构中,扩大了配体的π平面,并以此为配体合成两种新型多吡啶钌配合物[RuⅡ（bpy）2（bpy-AN）]（PF6）2（Ru1）和[RuⅡ（bpy-AN）3]（PF6）2（Ru2）,利用红外光谱、1HNMR、质谱、元素分析和紫外-可见吸收光谱、荧光光谱对其结构和光学性能进行了表征。核磁氢谱显示配合物Ru1、Ru2结构中酚羟基氢的峰均出现在15.7 ppm处,说明酚羟基与偶氮基团上的氮原子形成了很强分子内氢键作用。紫外-可见吸收光谱显示:配合物Ru1和Ru2与[Ru（bpy）3]（PF6）相比在可见区的吸光范围和摩尔消光系数明显增大,最大吸收峰λmax与[Ru（bpy）3]（PF6）相比分别红移了 58 nm和83 nm,说明配体中偶氮萘酚结构的引入大大提高了钌配合物的光学性能。荧光光谱显示,配合物Ru1和Ru2均无荧光发射,推测可能是由于光激发下从酚羟基到钌中心激发态发生了分子内的电子转移过程导致了荧光的淬灭。此外,这两种钉配合物在长时间的可见光照射下均呈现出良好的稳定性。采用非共价修饰方式制备了两种新型纳米复合物Ru1/GO和Ru2/GO,利用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线粉末衍射和Zeta电位等手段对复合物的结构进行了表征。紫外-可见吸收光谱显示,配合物Ru1和Ru2的特征吸收峰在固载后分别发生了 57 nm和42 nm的大幅度红移,由此说明钌配合物分子中大的π平面与氧化石墨烯表面产生了较强的π-π吸附作用。光电转换性能研究发现复合物Ru1/GO和Ru2/GO在模拟太阳光下均具有明显的光电流响应,表明这两种复合物中钌配合物与氧化石墨烯之间形成了电子供体-受体的关系,实现了光诱导电子转移,说明它们均可作为光电转换材料用于染料敏化太阳能电池中。