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研究生:林東賢
論文名稱:具羧酸苯炔取代基之鋅紫質之結構與光譜的理論計算研究
論文名稱(外文):Theoretical Studies of Structures and Spectra of Carboxyphenylethynyl Zinc Porphyrins
指導教授:俞仁渭陳榮輝陳榮輝引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄師範大學
系所名稱:化學系
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:太陽能電池光敏化劑紫質
外文關鍵詞:DSSC
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摘 要
本論文是針對染料敏化太陽能電池中,在半導體二氧化鈦基材上,所吸附著ZnCA(PE)xBPP系列(X=1~4)的光敏化劑為研究主體。在其鋅紫質結構中,藉著改變不同的phenylethynyl取代基長度,探討其鋅紫質結構及光譜的變化。並從相關研究可了解,
ZnCA (PE)xBPP吸附在二氧化鈦表面時,會有H-aggregation現象產生。本研究即利用理論計算方式,驗證文獻報導的結果。
根據Gaussian03計算結果顯示,在ZnCA (PE)xBPP結構中隨著phenylethynyl鏈變長,以鋅紫質為主體的環結構變化不大。在光譜所呈現的數據裡,主要吸收在350nm~400nm之間(B band),隨著phenylethynyl鏈變長,吸收峰有出現紅移(Red Shift)的現象。亦說明共軛π電子非定域化(delocalization)程度增強。
另外,再選擇ZnCA (PE)3BPP作為模擬範例,利用CAChe軟體計算出Pair of ZnCA (PE)3BPP之間的距離與其光譜變化的關係。由得到的計算值中,發現當ZnCA(PE)3BPP分子以並列同向靠近時,其最大吸收出現藍移(Blue Shift)現象。由此推論,期間有H-aggregation現象存在。而這樣的結果也符合文獻所得到的結論。
第壹章 緒論…………………………………………………………1
1-1前言…….……………………………………………………………...1
1-2染料敏化太陽能電池………………………………………3
1-2-1太陽能電池的簡介……………..……………………3
1-2-2光敏化劑的簡介……………….….…………………5
1-2-3染料敏化太陽能電池的發展……..…………………6
1-2-4染料敏化太陽能電池的原理和機制………………..7
1-3研究介紹與動機目的………………………………………11
1-3-1 ZnCA(PE)xBPP結構模型.…………………………11
1-3-2 TiO2之CB、VB與ZnCA(PE)xBPP之HOMO、LUMO
及I- / I- 3 電解質之電位的探討……………13
1-3-3研究動機與目的……………..………………....…15

第貳章 理論…………………………………………...……16
2-1量子力學……...………... ………………….……….16
2-2計算化學理論...…….. …………………………...…21
2-2-1密度泛函數理論法(Density Functional Theory)……22
2-2-2組態作用理論(Configuration Interaction Theory)26
2-2-3 B3LYP理論...…………………………………… …..…..28
2-2-4 基底函數組(Basis set)…...……………………………29

第參章 計算軟體與方法…………………………………………31
3-1 Gussian03計算軟體……..……………………………………31
3-1-1幾何優化……………………………………………………32
3-1-2 振動頻率………..…………….…………..………….33
3-2 CAChe軟體……………...………………………………....…34
第肆章 結果與討論………………………………………………35
4-1結構分析……...………….……………………………………35
4-1-1結構分析……………………………………………………35
4-1-2 ZnCA(PE)xBPP中鍵長計算值與文獻値之比較.…....36
4-1-3紫質中不同的中心金屬對結構的影響……….........37
4-2 光譜分析……...………….……………………………….....42
4-2-1 光譜分析….…………………………………………....42
4-2-2 組態作用的選擇內容………………………………...……..44
4-2-3 Monomer of ZnCA(PE)xBPP系列的UV-Vis光譜探討…..46
4-2-4 Pair of ZnCA(PE)xBPP系列的UV-Vis光譜探討…………49
4-2-5 Pair of ZnCA(PE)3BPP + Monomer of ZnCA(PE)3BPP
系列的UV-Vis光譜探討….……………………………………50

第伍章 結論………………………………………………………51
參考文獻………………………………………………………………53
附 錄 一…………..………………………………………….57
附 錄 二……………..………………………………………61
附 錄 三……………..………………………………………65
參考文獻
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