针对重质油能源利用产生的巨量渣油累积与严重环境问题,创建可持续的应用方式不仅十分迫切,也具有重大科技创新意义。利用重质油多核芳烃共轭结构的电子与天然光敏特性,通过改质、富集与梯级分离工艺,首先按极性或芳环数目分离多核芳烃共轭骨架分子,再经基团亲电取代反应,原位形成强光敏性馏分。研究多核芳烃Sp2平面扭转、热催化反应与成核性,经基团调控共轭骨架结构的电子离域与光敏活性;研究多核芳烃-纳米晶电极的前线轨道能级匹配与共敏化特性,形成高效吸收可见光和近红外光的光敏材料;研究多核芳烃的低温液相缩聚反应与芳核高温聚并特性,探索染料敏化剂-电极原位集成全固态电池的方法。从重质油创制具有光电效应的共轭骨架多核芳烃,构建有重大物质基础的光敏材料科学理论方法,开创高效敏化太阳能电池与电极的关键技术基础,具有耐高温、耐环境和化学稳定性及原料来源极为丰富的创造性特色,其原始创新意义十分显著。
Polynucleic aromatics of heavy;Conjugated backbone of aromati;Organic modification;Solar sensitizing;Solar cell
针对重质油能源利用产生的巨量渣油累积与严重环境问题,创建可持续的应用方式不仅十分迫切,也具有重大科技创新意义。重质油中多核芳烃具有典型的共轭结构及天然光敏特性,本项目通过富集、梯级分离工艺与改质反应,得到光敏性与电子传输性高的多核芳烃改性化合物,以该产物为光敏剂,组装染料敏化太阳能电池。具体过程是,从催化裂化油浆(FFC)中分离出具有芳核骨架共轭结构的多核芳烃,用于敏化TiO2纳米晶太阳能电池;对该多核芳烃进行有机化改性,在其分子结构上引入羧酸基团得到多核芳香羧酸,用于更高效敏化TiO2纳米晶太阳能电池,其光电转换效率与未改性多环芳烃染料相比显著提高;基于蒽模型化合物羧基化反应、色-质联用与紫外光谱技术,研究多核芳烃馏分改性反应机理,进一步提高DSSC电池敏化效应。 本项目探索构建有重大物质基础的光敏材料科学理论与方法,以极丰富的重质油多核芳烃为原料,成功制备高效染料敏化太阳能电池,其原始创新意义十分显著。 本项目发表期刊论文7篇,授权发明专利4项,申请发明专利8项,主办国际会议及国内会议各1次;在参加3次国际会议与1次国内会议中,作keynote报告2次,发表会议论文7篇。