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计算研究敏化染料的电子结构和光学性质。其中,结构优化基于溶剂化PCM模型,以氯仿为溶剂,采用密度泛函B3LYP/6-31G(d,p)方法计算得到;吸收光谱则在CAM-B3LYP/6-31G(d,p)水平下计算得到。经改性后染料的-AGinj和-AGreg均超过0.2 eV,满足空穴高效注入和染料再生的要求。为了获得高效p-型染料分子,我们通过改变分子吸电子基团、π连接体从而设计的p-型染料,以此希望获得在吸收光谱上比现有染料有更小的能隙和明显的红移。具体改造如下:1.通过替换丙二腈-2-亚甲基均聚物吸电子基团为1,3-二乙基-5-亚甲基-2-硫代-二氢嘧啶-4,6-二酮,计算研究了染料02及其衍生物03-07的分子结构、电子结构以及它们的光学性能。通过实验数据比较发现改造设计的p-型染料03-07比02有较小的能隙和显著的红移吸收光谱。03-07有较大的捕光效率(LHE)。在400nm-700nm的可见光谱区比02有更宽更高的吸收光谱。在设计的所有染料中,05由于其较大的LHE和足够的空穴注入效率,有望成为性能优良的p-型敏化染料。2.基于原型W2,我们设计了一系列以三苯胺为基础的p-型染料W2-1到W2-7,包含了一个辅助基团(A’),一个π连接体和两个锚基。染料W2-1-W2-4,是将W2中的苯并噻二唑分别取代为噻吩并[3,4-b]-1,4-二恶,噻吩,噻吩并[3,4-c][1,2,5]噻重氮,噻唑[5,4-d]噻唑作为A’吸电子基团,同时将噻吩作为π连接体。对于染料W2-5到W2-8,A’吸电子基团和π连接体都是一样的基团,分别以苯并噻吩,噻吩并[3,4-b]-1,4-二氧芑,噻吩并[3,4-c][1,2,5]噻重氮,噻唑[5,4-d]噻唑作为辅助吸电子基团。结构优化,电子能级和吸收光谱特性都是在密度泛函理论和含时密度泛函理论在CAM-B3LYP/6-31 G(d,p)水平下计算求得。并考虑溶剂化效应,通过极化连续介质模型在三氯甲烷溶剂中进行。结果显示分子最高占据轨道(HOMO)和分子最低未占据轨道(LUMO)保证了足够的空穴注入能和染料再生的能力。W2-4有着更高的吸光效率(LHE)(0.994)并对400nm-600nm可见光有更大吸收。W2-4空穴注入驱动力,染料再生能力和电荷复合(ΔGij,ΔGreg和ΔGCR)参数表明,该染料有着更负的ΔGinj(-4.33和ΔGreg(-1.74)、更大的ΔGcR(1.92)。因此,通过替换苯并噻吩联结噻唑[5,4-d]噻唑作为A’吸电子基团可以有效地提升染料的性能。通过引入噻唑[5,4-d]噻唑基团可以提高吸光率并且阻止电荷复合。3.设计一系列D-π-A链型的以三苯胺为基础的p-型染料。分别引入1-乙基-4-甲基-2,5-二氢—1H-1,2,3-三唑,1,3,4-恶二唑,苯并[C][1,2,5]噻,4-噻吩苯并[1,2,5]噻,4(3-恶二唑-2)苯并[C][1,2,5]噻作为π连接体。计算求得一些重要的分子特性如敏化剂的吸收光谱,电子迁移,电子结构。发现染料O2-C和02-D的吸收光谱都有所红移,并且分别在524nm和559nm处有较宽的吸收带。其AGinj和ΔGreg值都为负数,这是有利于空穴注入和染料再生的。而正的ΔGCR数值则表示染料可以有效的减少电荷复合,从而有利于电子从供电子基团跃迁到吸电子基团。相对于原型02,染料02-C和02-D可作为性能优异的p-型敏化剂候选分子。因此,在以上的分子改造中,分别通过改善性能优良的吸电子基团和π连接体,都获得了更好的P-型染料分子。