Creation of Nano-Molecular Assemblies Using Intermolecular Interactions and its Photofunction

利用分子间相互作用及其光功能创建纳米分子组装体

基本信息

  • 批准号:
    16310073
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2004 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Novel organic solar cells have been prepared using quaternary self-organization of porphyrin (donor) and fullerene (acceptor) units by clusterization with gold nanoparticles on nanostructured SnO_2 electrodes. First, porphyrin-alkanethiolate monolayer-protected gold nanoparticles (H_2PC nMPP : nis the number of methylene groups in the spacer) are prepared (1st step) starting from the primary component (porphyrin-alkanethiol). These porphyrin-modified gold nanoparticles form complexes with fullerene molecules (2nd step), and they are clusterized in acetonitrile/toluene mixed solvent (3^<rd> step). The highly colored composite clusters can then be assembled as threedimensional arrays onto nanostructured SnO_2 films to afford the ITO/SnO_2/(H_2PC nMPP+C_<60>)_m electrode using an electrophoretic deposition method (4^<th> step). The film of the composite clusters with gold nanoparticle exhibits an incident photon-to-photocurrent efficiency (IPCE) as high as 54% and broad photocurrent action spectra (up to 1000 nm). The power conversion efficiency of the ITO/SnO_2/(H_2PC15MPP+C_<60>)_m composite electrode reaches as high as 1.5%, which is 45 times higher than that of the reference system consisting of the both single components of porphyrin and fullerene.
利用卟啉(供体)和富勒烯(受体)单元的四元自组装,通过金纳米粒子在纳米SnO_2电极上的簇合,制备了新型有机太阳能电池。首先,以卟啉-硫醇为主要组分,制备了卟啉-硫醇单分子层保护的金纳米粒子(H_2PC nMPP:为间隔基中亚甲基的数目)。这些卟啉修饰的金纳米颗粒与富勒烯分子形成复合物(第二步),并且它们在乙腈/甲苯混合溶剂中聚集(第三<rd>步)。然后用电泳沉积法(4步)将高度着色的复合团簇组装到纳米SnO_2薄膜上,得到ITO/SnO_2/(H_2PC nMPP+C_<60>)_m电极<th>。该复合团簇薄膜具有高达54%的入射光-光电流转换效率(IPCE)和宽的光电流作用光谱(可达1000 nm)。ITO/SnO_2/(H_2PC15MPP+C_<60>)_m复合电极的光电转换效率高达1.5%,是由卟啉和富勒烯组成的参比体系的45倍。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hydrogen bonding effects on the surface structure and photoelectrochemical properties of nanostructured SnO2 electrodes modified with porphyrin and fullerene composites.
  • DOI:
    10.1021/jp0537409
  • 发表时间:
    2005-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Imahori;Jia‐cheng Liu;H. Hotta;Aiko Kira;T. Umeyama;Y. Matano;Guifeng Li;S. Ye;Marja Isosomppi;N. Tkachenko;H. Lemmetyinen
  • 通讯作者:
    H. Imahori;Jia‐cheng Liu;H. Hotta;Aiko Kira;T. Umeyama;Y. Matano;Guifeng Li;S. Ye;Marja Isosomppi;N. Tkachenko;H. Lemmetyinen
Photovoltaic cells using composite nanoclusters of porphyrins and fullerenes with gold nanoparticles
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