近红外吸收配合物:分子设计、晶体结构、UV-viS-Near IR光谱和理论研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoda0512116
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染料敏化半导体纳米晶太阳能电池(DSSC)是当前物理、化学和材料科学研究热点之一。染料的电子光谱性质直接影响电池的光电转换效率,理想的染料应具备以下几个基本要素:(1)对太阳光谱中的可见光和近红外光有强吸收;(2)染料分子的激发态和半导体的导带必须能量匹配;(3)染料分子能有效的吸附在半导体表面(化学吸附)。合理设计染料的分子结构,是提高DSSC光电转换效率的有效途径之一。   在本论文工作中,我们设计合成了六种R-亚苄基-N-氨基吡啶阳离子和[Ni(mnt)2]2-阴离子组成的离子对配合物,其中R分别为p-nitro(配合物2a),p-mothyl(配合物2b),p-bromo(配合物2c),p-chloro(配合物2d),m-nitro(配合物2e)和m,p-chloro(配合物2f);mnt2-=maleonitriledithiolate(马来二腈基二硫烯阴离子)。在860 nm左右的近红外光谱区,配合物2a-2f有中等强度的吸收;结合DFT、TDDFT计算分析,该吸收带归属为[Ni(mnt)2]2-阴离子分子内的d-d、d-π(MLCT)以及阴阳离子间的电荷迁移(IPCT)跃迁。此外,电子受体R-亚苄基-N-氨基吡啶阳离子分子的LUMO由吡啶分子轨道构成,因此,化学修饰阳离子吡啶部分的分子结构,可调控离子对间的IPCT跃迁带的性质。   鉴于此,我们进一步设计合成了氮氧自由基吡啶衍生物,制备了氮氧自由基吡啶阳离子和[Ni(mnt)2]2-形成的离子对配合物。紫外-可见-近红外电子光谱分析结果表明,和R-亚苄基-N-氨基吡啶阳离子系列(配合物2a-2f)相比,氮氧自由基吡啶[Ni(mnt)2]配合物的离了对间电荷迁移跃迁带(IPCT)红移了大约10nm。该自南基离子对配合物的X-波段的EPR波谱揭示,阴阳离了间发生了部分电荷转移。
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