酞菁类敏化剂的设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

酞菁类配合物由于其特有的结构稳定性和功能多样性而表现出异乎寻常的光、电、磁等特性，从上个世纪初以来一直都是化学、物理和材料工作者的研究重点。基于酞菁类化合物分子结构上的多变性、易裁剪性，络合金属原子种类的多样性及其对光、热的高稳定性，使得该类分子作为新型染料敏化太阳能电池敏化剂的研究具有很强的理论价值和实际意义。本研究将根据对染料敏化太阳能电池中敏化剂的性能要求，通过对酞菁的化学修饰设计合成系列酞菁类功能配合物，对其相关性能进行研究，并重点寻找该类化合物的功能性质与分子结构、取代基、内部电子结构以及分子聚集形态之间的关系，探索设计合成具有更高性能敏化剂的新思路和新方法。

经过三年来的不懈努力，课题按计划进展顺利，各项研究任务得以落实和执行。根据本领域的最新进展，设计合成了系列酞菁类化合物，在研究其结构、谱学和电化学性质等物化特性的基础上，将其敏化至宽带隙半导体上（TiO2，ZnO，SnO2等），辅以多种测试技术对其敏化半导体光电极的光电化学行为、电荷复合和氧化还原能力等进行了较为系统、深入的探讨，研究总结了各种不同修饰的酞菁类敏化剂的结构与性能之间的关系，同时结合量子化学计算，寻找了该类敏化剂分子所具有的功能性质的内在决定机制，并利用这种内在机制有针对性的设计合成更具优良性质的新型敏化染料。项目进行中获得了一些具有重要理论意义的实验结果，部分已发表在各类国际期刊上，其中关于调控ZnO多孔膜光阳极和酞菁近红外区高响应的文章得到了同行的高度关注。该体系是一种典型的绿色新能源技术，是现代高新技术的交叉与结合，可望为解决能源短缺等难题提供行之有效的途径，具有重要的理论价值，蕴含着极大的经济和社会效益。