[發(fā)明專利]一種基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料及其制備方法與應用

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• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108774250A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 辛顥;郭世贛;唐成誠;陳建華;閆偉博
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C07D519/00
• 分類號: C07D519/00;H01L51/46
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

1.一種基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料，其特征在于：基于三苯胺為核心，以硫芴為橋連，以1，3-茚滿二酮或其衍生物為端基。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料，其特征在于：結構通式如下：

R₁、R₂為O或

R₃為C₃～C₁₆的烷基或C₃～C₁₆的烷氧基；

R₄為H或F。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

Ⅰ、制備中間體D

(1)將三-[4-(4，4，5，5-四甲基-[1，3]二氧-2-硼烷基)-苯基]-胺與6-溴-4，4-異辛基-4H-環(huán)戊二烯(2，1-B；3，4-B')二噻吩-2-甲醛以摩爾比為1：3～1：9的比例加入到反應容器中；

(2)以四氫呋喃或甲苯或氯苯與飽和碳酸鉀溶液的混合溶液作為溶劑；

(3)通惰性氣體排除反應容器中空氣后加入四(三苯基膦)鈀催化劑，在回流的溫度下反應24～72小時；

(4)用二氯甲烷萃取有機相，干燥、過濾得到有機相，旋干濾液得固體，再通過柱色譜提純得中間體D；

Ⅱ、制備n-型半導體

(5)將中間體D與1，3-茚滿二酮或其衍生物以摩爾比為1：3～9的比例加入到反應容器中；

(6)以三氯甲苯或醋酸酐或氯苯為溶劑，并加入吡啶作為催化劑；

(7)通惰性氣體排除反應容器中空氣后，在回流的溫度下反應24～72小時；

(8)用二氯甲烷萃取有機相，干燥、過濾所得到有機相，旋干濾液得固體，再通過柱色譜提純得基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料產物。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料的制備方法，其特征在于：所述步驟Ⅰ的反應方程式為：

5.根據(jù)權利要求3所述的基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料的制備方法，其特征在于：所述步驟Ⅰ中，反應液中三-[4-(4，4，5，5-四甲基-[1，3]二氧-2-硼烷基)-苯基]-胺的濃度為0.001-10mol/L。

6.根據(jù)權利要求3所述的基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中，四氫呋喃或甲苯或氯苯與飽和碳酸鉀溶液的體積比為1～9：1。

7.根據(jù)權利要求3所述的基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料的制備方法，其特征在于：所述步驟Ⅱ的反應方程式為：

8.根據(jù)權利要求3所述的基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料的制備方法，其特征在于：所述步驟Ⅱ中，反應液中的中間體D的濃度為0.001-10mol/L。

9.根據(jù)權利要求1或2所述的基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料在有機非富勒烯太陽能電池中的應用，其特征在于：作為吸光層中受體材料在有機非富勒烯太陽能電池中的應用。

10.根據(jù)權利要求9所述的基于三苯胺的星狀有機小分子n-型半導體材料在有機非富勒烯太陽能電池中的應用，其特征在于：光伏器件的制備方法包括以下步驟：

(1)ITO清洗干燥后旋涂一層30nm厚的ZnO備用；

(2)將該基于三苯胺的星狀有機小分子受體材料與聚合物給體材料或小分子給體材料按照重量比1：0.5～4混合的共混溶液旋涂于ZnO陰極修飾層上，制備光伏器件的活性層；所述給體材料包括但不限于PTB7-TH；所述給體材料與受體材料的總濃度為10～50mg/mL；

(3)在真空環(huán)境下蒸鍍5nm的MnO₃陽極作為修飾層與100nm的金屬Ag電極作為電極，光伏器件的活性層有效面積為4-100mm²。