[发明专利]一类芘类D-π-A型不对称盘状染料化合物

说明书

技术领域

本发明属于有机光电材料领域，涉及一种具有一定的光电转换效率的一类芘类D-π-A型不对称盘状染料化合物。

背景技术

进入20世纪以来,伴随着人类工业文明的迅速发展,煤、石油、天然气等矿物资源日益枯竭,由此引发的能源危机和环境污染已成为亟待解决的严重问题。太阳能具有取之不尽、用之不竭、安全可靠、无污染、不受地理环境制约等诸多优点,愈来愈受到广泛重视。而有机太阳能电池以其材料来源广泛、制作成本低、耗能少、可弯曲、易于大规模生产等突出优势显示了其巨大开发潜力,成为近十几年来国内外各高校及科研单位研究的热点。

染料敏化太阳能电池在目前研究众多的有机太阳能电池中具有较高的转化效率,改进方向:新型、合适敏化剂的探索、制备工艺的改进及纳米化薄膜化的研究可能成为又一个热点。

芘分子作为一个大稠环，有很高的荧光量子效率和深蓝光发射,在生物上有广泛的应用。从器件上讲，它能够提高材料的迁移率和空穴注入的性能。芘的这些性质使得它们很有希望成为光电材料，但是相关的研究却很少。

发明内容

本发明的目的在于提供一类不对称D-π-A型芘类衍生物材料及其制备方法。用偶联反应在芘环上引入和给体和受体基团，产物溶解性较好，易于合成、分离，成本低廉且具有较好的光电转换效率；通过给、吸电子集团位置的控制，克服了染料分子聚集而引起的效率降低问题。

本发明的技术方案是：该化合物的化学结构，结构如通式(1)所示。

其中，R₁选自选自烷基或烷氧基苯类，其结构为：

选自：苯甲酸或类氰基丙烯酸类与烷基或烷氧基苯乙炔类、双烷基苯胺类的组合，且至少有一个R₂为苯甲酸或类氰基丙烯酸类取代基，

其结构为：

n为4-20的整数。

本发明的化合物的反应机理为：

上述的芘类不D-π-A型不对称盘状染料化合物的制备方法，其特征在于，该方法具有如下步骤：

A芘的溴代反应：将芘溶于硝基苯中，置于反应器内，室温下逐渐滴加2当量（或3当量）液溴，滴加完后，将温度升到100-120度，反应16-24小时后停止反应。将产物倒入盛有亚硫酸氢钠的溶液中搅拌除去剩余溴，每隔十分钟换水一次，直至溶液无色；分液除去水层，向有机层中加入甲醇产生颗粒状沉淀，过滤后水洗和乙醇洗，干燥既得溴代产物。

B Sonogashira偶联反应:将A中得到产物溶于四氢呋喃和二异丙胺混合溶液中，置于反应器中通氩气保护，然后加入4-6当量的端炔基三甲基硅，升温到80-120度；加入2-5%当量的三苯基磷二氯化钯，碘化亚铜。氩气保护下回流反应12-16小时。停止反应后，减压蒸馏除去溶剂后过柱子展开剂为正己烷和二氯甲烷1：1的混合溶剂。得淡黄色产物。

C接给体反应：将溴代芘类产物溶于四氢呋喃和二异丙胺混合溶液中，置于反应器中通氩气保护，然后加入3-6当量的对苯乙炔类给体，升温到80-120度；加入2-5%当量的三苯基磷二氯化钯，碘化亚铜。氩气保护下回流反应12-16小时。停止反应后，减压蒸馏除去溶剂，将产物过柱子展开剂为正己烷和二氯甲烷1：1的混合溶剂。得黄色产物。

D接碘代受体反应：将溴代芘类产物溶于四氢呋喃和二异丙胺混合溶液中，置于反应器中通氩气保护，然后加入3-6当量的碘代羧酸受体，升温到80-120度；加入2-5%当量的三苯基磷二氯化钯，碘化亚铜。氩气保护下回流反应12-16小时。停止反应后，减压蒸馏除去溶剂，将产物过柱子展开剂为乙酸乙酯和正己烷1：1的混合溶剂。得橘黄色最终产物。

本发明的有益效果是：本发明通过Sonogashira偶联反应接入含不同烷基或烷氧基苯乙炔类、双烷基苯胺类给体；以及苯甲酸或类氰基丙烯酸类受体，形成D-π-A型不对称盘状染料。其具有易于制备，合成工艺简单，路线短，成本低等优势，同时具有很强的紫外吸收和光电转换效率；通过偶联反应对权利要求2、3所涉及的给、吸电子集团位置的控制，克服了染料分子聚集而引起的效率降低问题。该化合物具有很强的紫外吸收和光电转换效率，该类化合物才有机染料敏化太阳能电池方面具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是实施例1中所述分子的紫外图谱。

图2是实施例1中所述分子的J-V曲线。

图3是实施例2中所述分子的紫外图谱。

图4是实施例2中所述分子的J-V曲线。