带有给体的光敏剂的用途制造技术

一种带有给体的光敏剂的用途，其特征是：所述的带有给体的光敏剂作为半导体光敏剂用于光功能材料和器件。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属光敏剂领域，特别涉及带有给体的光敏剂的用途。
技术介绍
半导体吸光以后，价带的电子会被激发而跃迁到导带上，价带出现正空穴，导带出现带负电的电子，这样就有可能形成光功能材料和器件。一般的半导体，如无机的二氧化钛(TiO2)和有机的聚苯乙烯撑(PPV)，只能吸收紫外线；而合成染料(以下简称染料)或天然色素(以下简称色素)在可见光区有很强的吸收(克分子消光系数在104以上)。如把它们作为光敏剂附着在半导体的表面，染料或色素强烈吸收可见光而被激发，产生的光电子注入到半导体的导带，而半导体价带上的电子会填补到染料或色素被激发后出现的正空穴，染料或色素被复原，而半导体则像本身吸收紫外线那样也产生了电荷分离。这样，就把半导体的敏化范围从紫外线拉长到了可见光。这就是半导体的染料或色素光敏化，又称之为染料增感或光谱增感。本专利技术涉及到的是一类带有给体的特别的光敏剂。如文献Jian-jun HE，Jin-cai ZHAO，Tao SHEN，Hisao Hidaka，Nick SERPONEPhotosensitization ofColloidal Titania Particles by Electron Injection from an Excited Organic Dye--Antennae Function，J.Phys.Chem.，B，1997，101(44)，9027-34报道，光敏剂荧光素本身被可见光激发，光电子向TiO2纳米粒子注入的效率是0.41，但是通过化学键把给体蒽接到光敏剂荧光素上，结构如下 由于给体蒽能补充吸收紫外线而被激发，激发态的蒽能把能量传递给光敏剂荧光素(效率高达0.98，可以说给体蒽起到了非常好的天线作用)，这样就使荧光素向TiO2纳米粒子的光电子注入效率提高到0.55。另一个例子见文献Ai-min SONG，Tao WU，Shen CHEN，Man-huaZHANG，Tao SHENSyntheses and photophysical Properties of amphiphilicDyads of Fluorecein and Carbazole linked with a flexible or semi-rigid Bridge，Dyes and Pigments，1998，39(4)，371-82。作者们合成了4种类型的带有给体咔唑的光敏剂荧光素类的化合物，具体结构见如下 化合物1 化合物2 化合物3 化合物4在这些化合物中，给体咔唑向光敏剂荧光素的光致电子转移效率列于下表<tables id=table1 num=001><table width=672>化合物化合物1化合物2化合物3化合物4光致电子转移效率0.770.710.710.46</table></tables>从上表可以看出，这些化合物中，给体咔唑向光敏剂荧光素的光致电子转移效率虽然彼此之间有些差别，但总的来说都相当高。因此可以预期，把它们作为光敏剂时，对半导体的光敏化效率会比光敏剂荧光素本身有所提高。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是将带有给体的光敏剂用于光功能材料和器件。本专利技术的目的之二是提供相对于光敏剂本身，这类带有给体的光敏剂的光敏性能的评价方法。本专利技术的用于半导体光敏化的带有给体的光敏剂，通式为S-D，其中S是带有活性基团(如羟基或羧基等，以便吸附于半导体如TiO2)的光敏剂，如荧光素、曙红等；D为可以吸收紫外线的给体，如芳香稠环中的蒽或含氮杂环化合物中的咔唑等。本专利技术的带有给体的光敏剂可作为半导体光敏剂用于光功能材料和器件的光敏化。本专利技术的带有给体的光敏剂属于光敏剂一类，其光敏性能的测试方法与一般光敏剂的测试方法一样(以下统称为光敏剂)。其特征是将光敏剂涂在导电基板上，在导电基板上通过直流偏压直接测量光敏剂光电子注入的相对效率。光敏剂光敏性能的测试如图1所示。在透明的导电玻璃的下部涂敷上光敏剂薄层，上面未涂的部分做正极，再在光敏剂上面真空镀上6根条铝条作为负极。在两个电极之间连上直流偏压和电流表(必要时，可串联上大小合适的电阻，以使所测的电流在电流表的测量范围)。不照光时，有机的光敏剂层是绝缘体，即使电路中有直流偏压，也没有直流电流经过电流表。当卤灯光源从背面照射到光敏剂层时，光敏剂被激发，会向导电玻璃注入光电子。在直流偏压作用下，就会有直流电流流经电流表。而且，光敏剂的光敏性能越好，在同样光强下，注入到导电玻璃的光电子就越多，在同样的直流偏压下的光电流也就越大。本专利技术的优缺点和积极效果(1)带有给体的光敏剂由于给体可以补充吸收紫外线，可以把能量和光电子传递给光敏剂，从而可以提高光敏化的效率。(2)真正染料敏化的光电池示意于图3。在本专利技术的测试方法(图1和图2)中，不用半导体层，直接测量各种各种光敏剂光电子注入的相对效率。优点是避开了半导体的影响，制备也比较方便；局限之处是不能得到光敏剂光敏半导体的绝对效率，而只能比较各种光敏剂相互之间的相对效率。所以，本专利技术只适合于以已知的或一个系列的母体为基准，评估其他光敏剂或衍生物的相对的光敏效率。附图说明图1.本专利技术实施例光电装置侧面和测试示意图；图2.本专利技术实施例光电装置正面示意图；图3.传统光电池示意图。附图标记1.卤灯2.镀铝电极3.光敏染料层4.透明导电玻璃5.直流偏压6.电流表 7.半导体层 8.电表具体实施方式实施例(1)光敏剂1选用市售的荧光素，结构如下 (2)光敏剂2以蒽作给体，结构如下 合成和鉴定方法见文献Zhou，Q.F.，Shen，S.Y.，Yuan，Z.L.，Zhou，Y.L.，Shen，T.Effect of Excitation Wavelength on Photophysics of luorescein-Anthracene-methyl Ester，J.Photochem.Photobiol.，A，1990，51，229-235。(3)光敏剂3以咔唑为给体，结构如下 合成和鉴定方法见Ai-min SONG，Tao WU，Shen CHEN，Man-huaZHANG.Tao SHENSyntheses and photophysical Properties of amphiphilicDyads of Fluorecein and Carbazole linked with a flexible or semi-rigid Bridge，Dyes and Pigments，1998，39(4)，371-82。(4)3种光敏剂光敏性能的测试导电玻璃从深圳南玻集团购得，导电层为氧化铟锡(ITO)，长为15mm，宽为10mm，厚为3mm。分别将上述光敏剂配成氯仿溶液，浓度为10-3摩尔/升。分别将3块导电玻璃按图2所示浸入光敏剂的氯仿溶液，第一次5分钟，让光敏剂利用外露的羟基充分吸附到ITO的金属离子上，取出风干(约3分钟)后，再次浸入光敏剂溶液，约2分钟后取出风干，如此再重复3次，共计5次。总厚度约为1～2纳米。用浸湿的脱脂棉小心擦净玻璃片背面的染料，到脱脂棉不再沾色为止。将浸涂好光敏剂的玻璃片放入真空镀膜机中，通过模板镀上如图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有给体的光敏剂的用途，其特征是所述的带有给体的光敏剂作为半导体光敏剂用于光功能材料和器件。2.如权利要求1所述的用途，其特征是所述的带有给体的光敏剂通式为S-D，其中S是带有活...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈涛，李玉良，杨春和，张曼华，李永舫，朱道本，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：