文 献 综 述

一．染料敏化太阳能电池的研究背景^[1]

　染料敏化太阳能电池 (Dye Sensitized Solar Cells ,简称DSSC) ,主要是指以染料敏化多孔纳米结构TiO₂ 薄膜为光阳极的一类半导体光电化学电池,另外也有用ZnO、SnO₂ 等作为TiO₂ 薄膜替代材料的光电化学电池。它是仿照植物叶绿素光合作用原理的一种太阳能电池。由于染料敏化太阳能电池中使用了有机染料,其功能就如同树叶中的叶绿素,在太阳光的照射下,易产生光生电子,而纳晶TiO₂ 薄膜就相当于磷酸类脂膜,因此我们形象的把这种太阳能电池称为人造树叶。一个典型的DSSC主要包括纳米多孔TiO₂ 半导体薄膜、透明导电玻璃、染料光敏化剂、空穴传输介质和对电极。

20 世纪70 年代发展起来的硅、砷化镓等高效光伏电池,其光电转化效率通常大于18 % ,但是这些窄禁带的半导体有严重的光腐蚀现象,制备它们需要高纯的晶体材料,成本昂贵,难以成为解决能源危机、大规模使用的可替代品。而TiO2 等宽禁带半导体相对具有较高的光、热稳定性,具有更强的应用前景,因其只能够捕获紫外光,必须借助染料敏化将其光谱响应拓宽到可见光区。这也就是染料在敏化太阳能电池上的应用。

当太阳光照射在电极上时, 有机染料分子(Dye ) 获得能量, 受到了激发, 跃迁至激发态(Dye 3 ) ;激发态迅速向半导体电池的TiO₂ 导带内注入电子,同时自身转化为染料氧化态(Dye ) ;注入导带中的电子富集到导电基底,并通过外电路流向对电极,形成电流。与此同时,处于氧化态的染料分子(Dye ) 由电解质溶液中的电子供体提供电子而回到基态,染料分子得以再生。电解质溶液中的电子供体在提供电子以后,扩散到对电极,重新得到电子而还原。从而,完成一个光电化学反应循环,也使电池各组分都回到初始状态。

二．希夫碱的基本性质以及一般合成路线

希夫碱是醛或者酮类结构中羰基氧被单取代胺取代后的产物，他们被广泛的用于工业方面，并且表现出独特的生物活性。希夫碱是在酸性条件下制备的。然而只有在酸性条件下不会发生阿道尔缩合的醛酮才能在和胺在强酸作用下缩合成希夫碱（如三氟化硼乙醚，氯化锌，三氯氧磷）。芳香醛或者脂肪醛或者芳香酮和胺能得到相应的稳定的希夫碱。公认的反应机理是两步加成消除。第一步，氮原子和羰基亲核加成得到同碳醇胺中间体，然后质子化脱去一分子水得到碳氮双键。反应速率极大的取决于体系酸性，在最佳pH（3-5）外任意pH都会导致反应速率下降。^[3]

三．希夫碱的应用

希夫碱被认为是一类独特的配体，因为他们能很容易的通过醛和胺的缩合得到。其中的手性中心或者其他手性因素（如轴手性）可以应用在有机合成设计上。希夫碱可以和很多不同的金属配位，并且能稳定不同价态的同种金属，正是由于这一特点，使得变价金属配位的希夫碱在核心元素变价催化作用中有着广泛的用途。^[4]有些希夫碱具有生物活性并且被报道具有多种药物活性比如抗菌、抗癌、抗惊厥以及利尿作用。含有杂环结构的希夫碱被报道具有细胞毒素作用。^[3] 希夫碱还应用在手性相转移催化剂上（phase-transfer catalysis PTC），以合成具有光学活性的R-氨基酸同系物。例如催化金鸡纳碱中，手性希夫碱就是一种便宜的相转移催化剂。^[5]

医学研究发现, 在生物体内, 氧自由基包括超氧阴离子自由基产生过多或其清除受阻, 就会引发多种疾病, 如炎症、衰老以及肿瘤等，某些氨基酸类席夫碱对超氧离子具有清除作用, 因而起到了抗老化，清除自由基的作用。