[發明專利]一類口字型格空穴傳輸材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011096460.0
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112250686A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 解令海;萬俊;周楊;洪朝燊;李波;于文靜;曹洪濤;黃維
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C07D487/08
• 分類號: C07D487/08;C07D495/22;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發明公開了一類口字型格空穴傳輸材料及其制備方法與應用，屬于有機光電材料制備與納米技術領域。本發明中口字型格空穴傳輸材料是由兩種類芴基團組成的對稱剛性閉環結構，其中，一種類芴基團屬于9?苯基芴衍生物，可延伸出兩個連接點；另一種類芴基團具有與咔唑、噻吩相類似的幾何構型，具有棱角分明的鮮明特點。此外，口字型格可以作為構建網格的節點或者構建復雜結構的單元，其多維可擴展性為一維、二維、三維共價納米聚合物的設計提供新思路，因其具有優良的熱學、光學和電化學穩定性，在有機儲能、存儲、傳感、檢測等光電功能材料領域具有潛在的應用前景。其結構通式如下：

技術領域

本發明涉及一類口字型格空穴傳輸材料及其制備方法與應用，屬于有機光電材料制備與納米技術領域。

背景技術

太陽能電池是一種通過吸收太陽光而產生電能裝置，它對降低常規能源消耗和節約社會成本具有重要意義。在諸多太陽能電池中，鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite solarcells,PSCs)自2009年被報道以來，其光電轉換效率已突破24％(Nature,2019,567(7749),511-515)。然而與經典的有機光伏器件相比，PSCs仍面臨光電轉換效率較低、穩定性較差等問題，這嚴重制約了其面向商業化的應用發展。因此，如何改善PSCs的性能以及研究功能層材料的載流子傳輸性能成為一種重要的研究課題。

在改善PSCs性能方面，空穴傳輸材料是一個不可忽視的調控因素。截止目前，已報道的鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸材料分子大多以單螺環為核，芳香胺作為臂。例如Sun課題組近期報道了系列螺芴氧雜蒽(SFX)為核的空穴傳輸材料，其中X55取得了20.8％的光電轉換效率(Chem,2017,2(5),676-687)；Nazeeruddin課題組運用簡單的不對稱螺環結構的芴-二噻吩構建的空穴傳輸材料并得到高達20.2％的光電轉換效率(Nature Energy,2016,1(2),15017)；Chi課題組探究了不同的雜原子對空穴傳輸材料中的螺二芴的性能影響(Advanced Energy Materials,2017,7(19),1700823)。由此可見，目前報道的螺環基空穴傳輸材料主要以單螺環骨架為主，其分子設計體系仍較為單一。

有鑒于此，需要開發新的螺環基空穴傳輸材料，來豐富材料設計的體系范疇。

發明內容

本發明的目的在于開發一種新型結構的口字型格空穴傳輸材料及其制備方法與應用，該口字型格空穴傳輸材料具有良好的光譜穩定性及熱穩定性，該制備方法具有反應條件溫和、高產率、高選擇性、后處理簡單、綠色無毒等優點。

為實現上述目的，本發明提供了一類口字型格空穴傳輸材料，該口字型格空穴傳輸材料是由兩種類芴基團組成的對稱剛性閉環結構，其中，一種類芴基團屬于9-苯基芴衍生物，可延伸出兩個連接點；另一種類芴基團具有與咔唑、噻吩相類似的幾何構型，其化學結構通式為：

作為本發明的進一步改進，化學結構通式中Ar1選自式2至式9所示結構中的片段或者其重復單元：

其中，X為O、N或S，R₁至R₅為H或具有1至12個碳原子的直鏈、支鏈、環狀烷基鏈或環狀烷氧基鏈，且其中一個或多個碳原子被芳基、烯基、炔基、羥基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基中的一個或多個取代。

作為本發明的進一步改進，化學結構通式中Ar2選自式10至式13所示結構中的片段或者其重復單元：

作為本發明的進一步改進，化學結構通式中Ar3選自式14至式17所示結構中的片段或者其重復單元：