[發明專利]一種兩性離子胺基聚芴衍生物及其合成方法和應用

在審

• 申請號: 201410417652.5
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104250364A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 劉治田;劉菁;李超
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C08G61/02
• 分類號: C08G61/02;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明屬于有機太陽能電池材料技術領域，具體涉及一種兩性離子胺基聚芴衍生物及其合成方法和應用。

背景技術

近年來，有機太陽能電池由于其獨特的優點受到社會各界廣泛關注，其能量轉換率不斷提升，已經取得了令人印象深刻的進展，最好的能量轉換率已達到10％以上。有機太陽能電池的能量轉換率不斷提升，為進一步提高電池效率，就考慮引入對制備高性能的電池器件以及提升電池穩定性起到關鍵作用的界面修飾層。與常用的優化活性層材料的方式相比，界面修飾的方法減小接觸電阻，從而同時提高開路電壓、短路電流和填充因子(J.Am.Chem.Soc.2011,133,8416；Adv.Mater.2011,23,4636.)。

聚合物電致發光材料具有眾多的優越性，因此發展迅速。芴及其衍生物作為一種新型的電致發光材料，由于含有一個剛性的平面內聯苯單元形成共軛結構，其熱穩定性及化學穩定性都較高。Bazan等人報道了帶有季銨鹽的聚芴類電解質，這種陽離子聚芴電解質的季銨鹽基團直接連在聚芴單元的側鏈上，通過改變側鏈上碳原子的數目，進而調節側鏈上季銨鹽基團和聚芴主鏈間的距離，從而調控聚合物的光電性能。2003年曹鏞等通過一系列的反應，用鎳和鋅催化，得到了芴的均聚物和共聚物。但是用Suzuki聚合鮮有報道。

在共軛聚合物上連上如羧基、季銨鹽和磺酸基等電解質基團，使其在導電性能方面具備獨特性質。該聚合物均帶有正電或負電的離子基團，可以通過“自組裝”的方法來加工成膜，其次可用環保的溶劑如水、醇等溶解加工，可以大大降低太陽能電池工業生產中對環境的污染，有效提高器件性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型兩性離子胺基聚芴衍生物，具有較為規整的平面結構和良好的熱穩定性，同時提供了其制備方法和應用。

為達到上述目的，采用技術方案如下：

一種兩性離子胺基聚芴衍生物，其結構式為：

其中，R為環類化合物單體；所述環類化合物為苯基、芴基、聯苯基或咔唑基。

按上述方案，所述的兩性離子胺基聚芴衍生物具有以下結構式：

按上述方案，所述的兩性離子胺基聚芴衍生物具有以下結構式：

其中，R’為C₁～C₁₈的烷基。

按上述方案，所述的兩性離子胺基聚芴衍生物具有以下結構式：

上述兩性離子胺基聚芴衍生物的制備方法，包括以下步驟：

1)2，7-二溴芴，4-(2-氯乙基)嗎啉鹽酸鹽和氫氧化鉀在惰性氣體保護下加熱回流，反應粗產物重結晶，得到乙基嗎啉取代的二溴芴單體；

2)從兩端溴代的環類化合物單體出發，在鈀催化劑下，與烷基溴、2-異丙基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜硼烷反應，得到帶硼酸酯的環類化合物單體；

3)將上述乙基嗎啉取代的二溴芴單體與帶硼酸酯的環類化合物單體在惰性氣體保護下進行反應，冷卻，取油層滴加到非極性溶劑獲得沉淀，抽提得到中性共軛聚合物，將其磺酸化，經過后處理，得到兩性離子胺基聚物衍生物。

本發明的有益效果：

首先，本發明合成的兩性離子胺基聚芴衍生物帶有正電及負電的離子基團，可以通過“自組裝”的方法來加工成膜，可用環保的溶劑如水、醇等溶解加工，可以大大降低太陽能電池工業生產中對環境的污染；

其次，兩性離子胺基聚芴衍生物具有較為規整的平面結構，熱穩定性好，對環境適應性好，易于加工成膜和優化等。

附圖說明

圖1，實施例1、2所得兩性離子胺基聚芴衍生物在溶液中的紫外吸收光譜；

圖2，實施例1、2所得兩性離子胺基聚芴衍生物固態薄膜的紫外吸收光譜。

具體實施方式

以下具體實施方式進一步闡釋本發明的技術方案，但不作為對本發明保護范圍的限制。

本發明兩性離子胺基聚芴衍生物的合成過程如下：

1)2，7-二溴芴，4-(2-氯乙基)嗎啉鹽酸鹽和氫氧化鉀在惰性氣體保護下加熱回流，反應粗產物經硅膠柱層析后在石油醚中重結晶，得到乙基嗎啉取代的二溴芴單體；

2)從兩端溴代的環類化合物單體出發，在鈀催化劑下，與烷基溴、2-異丙基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜硼烷反應，得到帶硼酸酯的環類化合物單體；