高效金属双卟啉染料的计算设计及其敏化TiO_2半导体复合体系的理论研究

作     者：朱纯 曹泽星 Zhu Chun;Cao Zexing

作者机构：贵州大学化学与化工学院贵阳550025 厦门大学化学与化工学院固体表面物理化学国家重点实验室和福建省理论与计算化学重点实验室厦门361005 

出 版 物：《化学学报》 (Acta Chimica Sinica)

年 卷 期：2013年第71卷第11期

页      面：1527-1534页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973)项目(Nos.2011CB808504 2012CB214900) 国家自然科学基金(Nos.21133007 21373164) 贵州省科学基金(No.2151)资助~~ 

主　　题：染料敏化太阳能电池 金属双卟啉染料 电子注入机理 密度泛函理论计算 

摘      要：基于广泛的密度泛函理论计算,理论上设计并表征了一类新型的金属双卟啉染料.这些新型的卟啉染料具有很强的光捕获能力,且其低激态表现出优良的电荷分离性质.通过对这类染料体系的结构修饰,如包含不同金属的共轭大环(卟啉环或咔咯环)的取代,可以很容易地调控它们的光电子性质.计算表明,这类金属双卟啉染料的电子性质能很好地匹配不同的氧化还原电对,在染料太阳能敏化电池研究中具有好的应用前景.基于第一性原理计算,预测了金属双卟啉染料敏化TiO2体系的电子结构性质,讨论了可能的直接和间接电子注入机制,其间接电子注入时间约20 fs,电子注入过程非常快.