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D-π-A-π-A结构有机光敏染料的合成及其在太阳能光电转化和光解水制氢中的应用
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O644[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]华侨大学材料科学与工程学院,福建厦门361021, [2]中国科学院福建物质结构研究所 结构化学国家重点实验室,福州350002
  • 相关基金:国家自然科学基金(21201066),福建省自然科学基金(2015J01053,2011J01047)和福建省高校新世纪优秀人才基金(Z1525081)资助项目
中文摘要:

选择N,N′-二甲基苯胺作为电子给体,乙炔基和苯基作为π桥键,苯并噻二唑基团作为辅助受体,氰基丙烯酸为电子受体设计合成了一个具有D-π-A-π-A结构的有机染料OD2。对该染料的光谱性能和电化学性能进行了研究,并将其用作光敏剂引入太阳能光电转化和光解水制氢领域。当OD2应用于光伏领域:在AM1.5(100 m W?cm-2)的光强下,OD2敏化的电池的光电转化效率(η)为4.40%(短路电流密度(Jsc)=10.58m A?cm-2,开路电压(Voc)=630 m V,填充因子(FF)=0.65);当OD2应用于染料敏化可见光催化制氢领域:在300 W氙灯光源可见光照射10 h,OD2敏化的Pt/Ti O2在p H=7.0,10%(φ,体积分数)三乙醇胺水溶液中的催化转化数(TON)为140,相应的表观制氢量子产率(ΦH2)仅为0.42%。显然,OD2在光电转化领域比可见光催化分解水制氢领域更具有应用潜力。

英文摘要:

A novel metal-free D-π-A-TT-A-based organic sensitizer OD2 featuring a N,N'-dimethylaniline unit as the donor residue, acetylene and benzene groups as E-spacer units, and benzothiadiazole and cyanoacrylic acid residues as acceptor units, was designed and synthesized. After the spectra and electrochemistry of the organic dye were investigated, it was applied in the development of solar energy conversion, including dyesensitized solar cell (DSSC) and dye-sensitized photocatalytic H2 production. For a typical device based on OD2, a maximum power conversion efficiency (η) of 4.40% was obtained under simulated AM 1.5 irradiation (100 mW·cm-2) with Jsc = 10.58 mA·cm 2, V∝ = 630 mV and FF = 0.65. In comparison, the efficiency of photocatalytic H2 production by OD2 sensitized Pt/TiO2 is low with a TON (turnover number) = 140 and quantum efficiency for H2 conversion of water (Ф H2) = 0.42% under visible light irradiation for 10 h with a 300 W Xe-lamp light source and 10% (volume fraction) aqueous triethanolamine (TEOA) at pH 7.0. The above results showed that OD2 has greater potential in the light-to-electricity conversion than light-to-fuel conversion.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781