[發明專利]一種氯化哌嗪的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202310038409.1
• 申請日: 2023-01-06
• 公開（公告）號: CN116143724A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 葉繼春;李鑫;楊熹;應智琴;郭旭超;張美麗;蘇詩茜
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C07D295/023
• 分類號: C07D295/023;C07D295/027;H10K85/60
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 胡天人

本發明提供一種氯化哌嗪的制備方法及應用，氯化哌嗪的制備方法包括以下步驟：S1、將哌嗪雙鹽酸鹽和無水哌嗪加入到反應溶劑中；S2、將反應溶劑先加熱至回流溫度反應，反應過程都在攪拌條件下進行；S3、待反應完全，冷卻過濾產物并洗滌；S4、將獲得的產物進行真空干燥，獲得干燥的白色針狀的氯化哌嗪晶體。本發明提供了氯化哌嗪低成本、低污染、高收率的便捷制備方法，并將產物作為鈣鈦礦基光伏技術領域的關鍵鈍化材料，為鈣鈦礦光伏技術發展奠定了基礎。

技術領域

本發明涉及光伏電池材料技術領域，具體而言，涉及一種氯化哌嗪的制備方法及應用。

背景技術

近年來，鈣鈦礦疊層太陽能電池效率飛速提高，已達到32.5％。然而，在鈣鈦礦疊層電池結構中，寬帶隙的頂電池仍然存在較大的開路電壓損失。這是由于鈣鈦礦頂電池體內，特別是表界面存在大量的深能級缺陷，導致嚴重的非輻射復合，從而降低開路電壓。因此，需要尋找合適的方法來鈍化這些深能級缺陷。傳統的鈍化方法只能鈍化其中一種類型的缺陷(比如路易斯堿缺陷或路易斯酸缺陷)，使得電池開壓提高不明顯，因此有必要尋找一種具有多鈍化功能的材料。

氯化哌嗪是一種藥物合成中的重要中間體，主要應用于生物醫藥領域。研究發現，氯化哌嗪在結構上能滿足多鈍化功能，因此在光伏領域具有一定的應用前景。目前氯化哌嗪的合成方法還很不成熟，多數方法是直接將哌嗪進行酰化反應，但由于哌嗪有兩個活性相同的胺基，所以很容易得到雙酰化哌嗪副產物。為了減少雙酰化反應的發生，現有技術提供了兩種方法，一種是先保護一個胺基再進行酰化反應和脫保護的方法，這種方法存在反應步驟多，反應條件不易控制，產品率低等缺點；二是先將哌嗪與過量鹽酸反應，獲得哌嗪雙鹽酸鹽，再將產物與等物質的量的哌嗪進行反應獲得氯化哌嗪，如專利CN106045941A提供的就是這種方法，但是該方法也存在步驟繁瑣，操作難度大，成本高和產生廢液多等問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是如何開發一種操作簡單，生產成本低，產率高的氯化哌嗪合成方法，并拓展氯化哌嗪的應

為解決上述問題，本發明提供一種氯化哌嗪的制備方法，包括以下步驟：

S1、將哌嗪雙鹽酸鹽和無水哌嗪加入到反應溶劑中；

S2、將反應溶劑先加熱至回流溫度反應，反應過程都在攪拌條件下進行；

S3、待反應完全，冷卻過濾產物并洗滌；

S4、將獲得的產物進行真空干燥，獲得干燥的白色針狀的氯化哌嗪晶體。

進一步地，所述步驟S2中，反應式如下：

進一步地，所述步驟S1中，哌嗪雙鹽酸鹽和無水哌嗪的摩爾量相同。

進一步地，所述步驟S2中，反應時間為18-24h。

進一步地，所述步驟S1中，所述反應溶劑為無水乙醇。

進一步地，所述步驟S3中，用乙酸乙酯試劑洗滌過濾產物。

進一步地，所述步驟S3中，洗滌次數為2-3次。

進一步地，所述步驟S4中，真空干燥時間為2-3h。

本發明開發了一種全新的氯化哌嗪制備方法，將哌嗪雙鹽酸鹽和無水哌嗪原材料進行高溫反應一步合成氯化哌嗪，其步驟簡單，成品率高，成本低，產生廢液少，滿足綠色生產的要求。

本發明還提供一種上述制備方法制得的氯化哌嗪的應用，將氯化哌嗪用于鈣鈦礦基光伏器件的鈍化。

進一步地，所述鈣鈦礦基光伏器件選自以下至少一種：鈣鈦礦太能能電池、鈣鈦礦疊層太陽能電池、鈣鈦礦發光二極管、鈣鈦礦探測器。