通过硅烷和点击化学对纳米结构介孔金属氧化物光阳极进行稳定的分子表面修饰

摘要： 将功能性分子结合到纳米结构介孔金属氧化物表面，为衍生化金属氧化物半导体以应用于染料敏化光电合成电池（DSPECs）提供了一种方法。常用的锚定基团——膦酸酯和羧酸酯在中性和高pH条件下作为氧化物表面的连接点稳定性较差，会导致所连接分子快速脱附。本文描述了一种合成应用广泛的分子附着策略：先通过硅烷基叠氮化物进行表面修饰，再利用点击化学实现稳定连接。该策略已成功用于表面金属配合物的稳固安装，所得表面具有优异的热稳定性、光化学稳定性和电化学稳定性，能有效防止配合物流失。具体操作流程为：先将3-叠氮丙基三甲氧基硅烷（APTMS）通过硅烷键合连接到纳米结构介孔TiO?或锡掺杂氧化铟（ITO）电极上，随后通过叠氮端基的铜(I)催化叠氮-炔环加成反应（CuAAC），与炔基衍生的钌(II)多吡啶配合物结合。与膦酸酯表面键合相比，这种生色团修饰电极展现出更强的光化学和电化学稳定性，在超过约6小时的对苯二酚光致电化学氧化过程中无明显衰减。