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研究生： 李承軒
論文名稱： 雜配三牙基二價釕金屬敏化染料之合成及應用
指導教授： 季昀
Chi, Yun
口試委員: 林建村
Lin, Jiann-T'suen
林皓武
Lin, Hao-Wu
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2011
畢業學年度： 99
語文別： 中文
論文頁數： 87
中文關鍵詞： 釕金屬 、染料敏化太陽能電池
外文關鍵詞： ruthenium, DSSCs, N ligands, thiophene, pyrazole
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    • 為因應能源短缺，及減少燃燒石化燃料以防止溫室效應加劇，開發替代能源成了人類的當務之急。利用太陽作為能源一直以來都是理想的選擇，染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cells)較晶矽太陽能電池製造成本低廉且製造過程簡易，為指日可待的明日之星。
    本論文以改進Michael Gr□tzel於2001年發表的N749為目標，由於N749含有NCS單牙配位基，和金屬鍵結較弱，可能在長時間的光照下脫附，造成元件效率降低，並且由於異構物的生成，導致產率下降甚至純化困難，因此我們採用可和釕金屬形成更穩定錯合物的2,6-bis(3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazol-5-yl)pyridine。
    另一方面，在tricarboxy terpyridine的部分，我們移除了一個羧酸基且利用thiophene、EDOT兩種推電子官能團延伸共軛，並探討修飾在不同位置對染料整體電化學、光物理性質的差異。而最重要的，在元件光電轉換效率上這一系列染料有著不錯的效率，在AM 1.5G 照射下，最高可達10.3%。

    目錄 I 圖目錄 III 表目錄 VI 摘要 1 第一章 序論 2 第一節、 前言 2 第二節、 DSSC的結構與運作機制 4 第三節、 DSSC的元件參數與效率 8 第四節、 染料分子 10 第五節、 研究目的 23 第二章 實驗合成 24 第一節、 試劑與藥品 24 第二節、 分析儀器 24 1. 核磁共振光譜《Nuclear Magnetic Resonance, NMR》 24 2. 質譜分析《Mass Spectrometer, MS》 24 3. 元素組成分析《Elemental Analysis, EA》 25 4. 單晶繞射《X-ray Single Crystal Diffractometer, XRD》 25 5. 紫外-可見光光譜儀《Ultraviolet-Visible Spectrometer, UV-VIS》 25 6. 螢光光譜儀《Fluorescence Spectrophotometer, PL》 25 7. 循環伏特儀 《Cyclic Voltammeter, CV》 26 第三節、 配位基合成 27 1. 2,6-bis(3-(trifluoromethyl)-1H-pyrazol-5-yl)pyridine 27 2. diethyl 6-bromo-2,2'-bipyridine-4,4'-dicarboxylate 28 3. meta-position 30 4. ortho-position 34 5. Coupling 36 第四節、 釕金屬錯合物合成 40 1. 第一部分、合成Ru(H2dctpy)Cl3 40 2. 第二部分、合成Ru(H2dctpy)(2,6-bis(pzCF3)py) 42 3. 第三部分、合成Ru(H2dctpy)(bis(CF3)pzpytdpa) 46 4. 第四部分、合成Ru(H2dctpy)(phenylpypzCF3) 48 5. 第五部分、合成Ru(H2dctpy)(phenylpytriazoleCF3) 49 第三章 結果與討論 51 第一節、 CHD-103、CHD-121、CHD-137、CHD-147 51 1. CHD-103、CHD-137的光物理性質 52 2. CHD-121、CHD-147的光物理性質 54 3. CHD-103、CHD-121、CHD-137、CHD-147 57 4. DFT理論計算結果與探討 59 5. 電化學性質 60 6. 元件製備與探討 61 第二節、 CHD-150、CHD-160 65 1. CHD-150、CHD-160的光物理性質 66 2. 電化學性質 67 3. 元件製備與探討 69 第三節、 CHD-170、CHD-187、CHD-197 72 1. CHD-170、CHD-187、CHD-197的光物理性質 73 2. 電化學性質 77 3. 元件製備與探討 78 第四章 結論 82 第一節、 CHD-103、CHD-121、CHD-137、CHD-147 82 第二節、 CHD-150、CHD-160 83 第三節、 CHD-170、CHD-187、CHD-197 84 第五章 參考資料 85

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