Charge Transfer Enhancement in the D-π-A Type Porphyrin Dyes: A Density Functional Theory (DFT) and Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) Study

密度泛函理论 卟啉 自然键轨道 含时密度泛函理论 分子内力 化学 基态 激发态 光化学 化学物理 材料科学 计算化学 原子物理学 立体化学 物理
作者
Guo‐Jun Kang,Chao Song,Xue‐Feng Ren
出处
期刊:Molecules [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:21 (12): 1618-1618 被引量:9
标识
DOI:10.3390/molecules21121618
摘要

The electronic geometries and optical properties of two D-π-A type zinc porphyrin dyes (NCH₃-YD2 and TPhe-YD) were systematically investigated by density functional theory (DFT) and time-dependent density functional theory (TD-DFT) to reveal the origin of significantly altered charge transfer enhancement by changing the electron donor of the famous porphyrin-based sensitizer YD2-o-C8. The molecular geometries and photophysical properties of dyes before and after binding to the TiO₂ cluster were fully investigated. From the analyses of natural bond orbital (NBO), extended charge decomposition analysis (ECDA), and electron density variations (Δρ) between the excited state and ground state, it was found that the introduction of N(CH₃)₂ and 1,1,2-triphenylethene groups enhanced the intramolecular charge-transfer (ICT) character compared to YD2-o-C8. The absorption wavelength and transition possess character were significantly influenced by N(CH₃)₂ and 1,1,2-triphenylethene groups. NCH₃-YD2 with N(CH₃)₂ groups in the donor part is an effective way to improve the interactions between the dyes and TiO₂ surface, light having efficiency (LHE), and free energy change (ΔGinject), which is expected to be an efficient dye for use in dye-sensitized solar cells (DSSCs).

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