[發明專利]二維萘并二呋喃類化合物和萘并二呋喃類共軛有機小分子化合物及制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710032411.2
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106939013A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 彭紅建;欒向峰;馮柳柳;李航;鄒應萍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C07F7/22
• 分類號: C07F7/22;C07D493/04;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種二維萘并二呋喃類化合物和萘并二呋喃類共軛有機小分子化合物及制備方法和應用；萘并二呋喃類共軛有機小分子化合物包含大剛性平面共軛體系，同時包含呋喃、噻吩、氰基及酯基等極性基團，其具有良好的溶解性，易于加工，且具有較寬的光譜吸收，穩定性好，將其作為給體材料用于制備有機光伏器件，表現出較好的光伏性能，其單層器件光電轉換效率達到4.6％，且萘并二呋喃類共軛有機小分子化合物的制備方法簡單，條件易控，提純分離容易，有利于擴大生產應用。

技術領域

本發明涉及一種有機小分子光伏材料，特別涉及一種二維萘并二呋喃類單體以及一種以萘并二呋喃為給體單元的A-π-D-π-A型共軛有機小分子，及它們的制備方法和用途，屬于有機小分子太陽能電池技術領域。

背景技術

設計與合成理想的小分子給體材料是提高小分子太陽能電池器件光伏性能最行之有效的方法之一。作為電子給體單元，苯并二呋喃(BDF)已被廣泛應用于有機小分子和給體-受體聚合物有機太陽能電池。2015年，Huo等報道了以苯并二呋喃為電子給體單元的聚合物，其光電轉化效率達到9.43％為苯并二呋喃類光伏材料的最高效率。與苯并二呋喃相比，萘并二呋喃(NDF)具有更大的剛性共軛平面，促進了π-π堆積，并且表現出了較高的載流子遷移率。2014年，Sun合成了一種新型萘并二呋喃類的聚合物，基于反向太陽能電池器件的光電轉化效率達到5.22％。由此可見，萘并二呋喃是一種頗具發展前景的半導體材料。

目前尚未見到萘并二呋喃類的共軛有機小分子應用于太陽能電池領域。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的第一個目的是在于提供一種含三甲基錫活性基團和烷氧基苯取代基團的二維萘并二呋喃類單體，該單體為太陽能聚合物和有機小分子材料提供了新的給體單元。

本發明的第二個目的是在于提供一種溶解性、熱穩定性良好，光譜吸收寬的萘并二呋喃類共軛有機小分子。

本發明的第三個目的是在于提供一種簡單、低成本的制備所述二維萘并二呋喃類化合物的方法。

本發明的第四個目的是在于提供一種簡單、低成本的制備所述萘并二呋喃類共軛有機小分子的方法。

本發明的第五個目的在于提供上述萘并二呋喃類共軛有機小分子在太陽能電池中的應用，該小分子材料具有良好的成膜性能，與受體材料能級相匹配，具有較高的光電轉化效率。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種二維萘并二呋喃類化合物，其具有式1結構：

其中，R₁為C₁～C₁₀的烷基。

優選的方案，式1中，R₁為C₅～C₁₀烷基；較優選為C₈烷基，最優選為異辛基。

本發明還提供了一種萘并二呋喃類共軛有機小分子化合物，其具有式2結構：

其中，R₁、R₂和R₃獨立選自C₁～C₁₀的烷基。

優選的方案，式2中，R₁、R₂和R₃獨立選自C₅～C₁₀的烷基；較優選的方案，R₁、R₂和R₃獨立選自C₈的烷基；更優選的方案，R₁為異辛基，R₂和R₃均為辛基。