[发明专利]一种基于芴的寡聚物及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机太阳能电池领域，具体涉及一种新型基于芴的寡聚物及其合成方法和应用。

背景技术

有机太阳能电池由于其独特的优点受到社会各界广泛关注。聚合物电致发光材料运用于太阳能电池中，具有价廉、器件制作工艺简单，驱动电压低、亮度、效率高等特定，且有良好的力学性能、加工性能和热稳定性，克服了无机材料的缺点，使得聚合物电致发光材料成为电致发光领域一个新的研究热点。

有机太阳能电池的基本夹层结构中主要包括有机半导体的活性层薄膜及两端电极，为获得高效的电池效率，调控有机层与金属电极之间的界面性质变得至关重要。

低功函金属(如Ba和Ca)常用来做电池阴极材料，但Ba和Ca对水氧敏感，降低电池的稳定性和寿命。在空气中稳定的金属阴极(如Al，Ag和Au)可以提高电池稳定性，但其功函却很高。为了使有机活性层与高功函阴极之间的势垒降低，就必须在其间引入界面修饰层，具有良好电子/空穴传输性能的界面修饰材料插入有机活性层与金属电极之间来提高电子/空穴抽提率，降低了界面势垒，从而使太阳能电池效率提高。

水溶或醇溶共轭性有机化合物是目前较新的阴极界面修饰材料，这种材料较之前有相关文献报道过的共轭聚合物，有待进一步研究。

发明内容

一种基于芴的寡聚物，其结构为：

式中，R代表环类化合物，所述环类化合物为苯基、芴基、咔唑基或吡咯基。

按上述方案，所述的基于芴的寡聚物具有以下结构：

按上述方案，所述的基于芴的寡聚物具有以下结构：

其中，R’为C₁～C₁₈的烷基。

按上述方案，所述的基于芴的寡聚物具有以下结构：

上述基于芴的寡聚物的制备方法，包括以下步骤：

1)2-溴芴，4-(2-氯乙基)吗啉盐酸盐和氢氧化钾在惰性气体保护下加热回流，反应粗产物经硅胶柱层析后在石油醚中重结晶，得到乙基吗啉取代的溴芴单体；

2)两端溴代的环类化合物在钯催化剂条件下与烷基溴、2-异丙基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷反应，得到两端带硼酸酯的环类化合物；

3)将上述乙基吗啉取代的溴芴单体与两端带硼酸酯的环类化合物以2：1的摩尔比混合，在惰性气体保护下回流反应，冷却，提纯后得到基于芴的寡聚物。

上述基于芴的寡聚物在有机太阳能电池阴极面修饰材料的应用。

本发明的有益效果在于：

本发明合成的基于芴的寡聚物结构单一，分子量确定；具有较好的溶解性及成膜性；能溶于甲醇，THF，DMSO以及水等极性溶剂。

本发明合成的基于芴的寡聚物均有良好的电子抽提及传输性能，有效降低了有机活性层与金属电极之间的势垒，可应用于聚合物电致发光二极管、有机太阳能电池等有机光电器件的阴极或阳极的修饰层。

附图说明

图1：实施例1、2产物在溶液中的紫外吸收光谱；

图2：实施例1、2产物固态薄膜的紫外吸收光谱。

具体实施方式

以下具体实施方式进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

本发明合成基于芴的寡聚物的过程如下：

1)2-溴芴，4-(2-氯乙基)吗啉盐酸盐和氢氧化钾在惰性气体保护下加热回流，反应粗产物经硅胶柱层析后在石油醚中重结晶，得到乙基吗啉取代的溴芴单体；

2)两端溴代的环类化合物在钯催化剂条件下与烷基溴、2-异丙基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧杂硼烷反应，得到两端带硼酸酯的环类化合物；

3)将上述乙基吗啉取代的溴芴单体与两端带硼酸酯的环类化合物以2：1的摩尔比混合，在惰性气体保护下回流反应，冷却，提纯后得到基于芴的寡聚物。

合成的基于芴的寡聚物具有如下结构：

环类化合物R代表苯基、芴基、咔唑基或吡咯基。本发明基于芴的寡聚物，具有较为规整的平面结构，热稳定性好，合成方法简单。

制得的基于芴的寡聚物在有机太阳能电池阴极面修饰材料中的应用。结果表明，其有良好的电子抽提及传输性能，有效降低了有机活性层与金属电极之间的势垒，可应用于聚合物电致发光二极管、有机太阳能电池等有机光电器件的阴极或阳极的修饰层。

实例1

1)2-溴-9，9-二(2-乙基吗啉)芴(M1)的合成：