基于氰基聯(lián)苯功能化咪唑型有機(jī)離子晶體固態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池的研制.pdf

1、離子液體具有較低的蒸氣壓、較高的離子電導(dǎo)率、較寬的電化學(xué)窗口等優(yōu)點(diǎn)。另外，離子液體的可設(shè)計(jì)性使得我們可以通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)整陰、陽(yáng)離子組合或者嫁接適當(dāng)?shù)墓倌軋F(tuán)而獲得特定需要的離子液體。
　　 染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)因其高效率、低成本、易制備的特點(diǎn)引起了人們的廣泛關(guān)注。電解質(zhì)作為DSSC的一個(gè)重要組成部分對(duì)電池性能的影響較大。目前基于有機(jī)溶劑電解質(zhì)的液態(tài)電池存在易揮發(fā)和泄漏、毒性較大、長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。因此，基于準(zhǔn)固態(tài)和固

2、態(tài)的電解質(zhì)DSSC的受到廣泛關(guān)注。
　　 由于目前應(yīng)用到DSSC中的離子液體電解質(zhì)仍然屬于液體材料，并沒(méi)有從根本上解決液態(tài)電解質(zhì)帶來(lái)的問(wèn)題。本課題將咪唑離子液體基團(tuán)接枝到氰基聯(lián)苯上，制備了功能化的咪唑型有機(jī)離子晶體，并進(jìn)一步應(yīng)用于固態(tài)DSSC電池的研究。
　　 本論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論概括如下：
　　 (1)合成了有機(jī)離子晶體[CnBIm][X]（n=2、4、6，X=Br、BF4或TFSI），并利用紅外、核磁、

3、質(zhì)譜、熱分析等分析手段對(duì)化合物進(jìn)行了表征。所合成離子晶體均具有較高的熱分解溫度，其良好的熱穩(wěn)定性可以滿足制備器件對(duì)材料的基本需求。以1-乙基-3-甲基咪唑碘鹽(EMII)為基質(zhì)，通過(guò)摻雜各類離子晶體和碘單質(zhì)來(lái)制備能用于DSSC的固態(tài)電解質(zhì)，并對(duì)其進(jìn)行一系列的測(cè)試，包括電導(dǎo)率、熱性能和離子擴(kuò)散系數(shù)。進(jìn)一步利用上述離子晶體電解質(zhì)材料成功制備了固態(tài)DSSC，其光電性能的測(cè)試結(jié)果表明，在60℃、模擬太陽(yáng)可見(jiàn)光0.5光強(qiáng)下電池的光電轉(zhuǎn)換效率最高為

4、6.41％。對(duì)電池的工作機(jī)理研究表明其較高的轉(zhuǎn)化效率是由于摻雜離子晶體的電解質(zhì)具有光散射性能，能改善染料敏化TiO2的光捕獲效率。利用1-丙基-3-甲基咪唑碘鹽(PMII)作為晶體抑制劑，能夠進(jìn)一步提高電池的性能，在45℃、模擬太陽(yáng)可見(jiàn)光0.5光強(qiáng)下電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到6.55％。同時(shí)，離子晶體固態(tài)DSSC在工作溫度范圍內(nèi)顯示出了良好的穩(wěn)定性。
　　 (2)合成了有機(jī)離子晶體[C11AIm][X](A=M或B，X=Br、BF