CN112442034B - 一种含磺酸根季铵盐的共轭小分子内盐及其制备方法与应用 - Google Patents
一种含磺酸根季铵盐的共轭小分子内盐及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112442034B CN112442034B CN202011398826.XA CN202011398826A CN112442034B CN 112442034 B CN112442034 B CN 112442034B CN 202011398826 A CN202011398826 A CN 202011398826A CN 112442034 B CN112442034 B CN 112442034B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- formula
- inner salt
- conjugated
- small molecule
- organic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 59
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 title claims description 39
- -1 sulfonate quaternary ammonium salt Chemical class 0.000 title abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 5
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- XJHABGPPCLHLLV-UHFFFAOYSA-N benzo[de]isoquinoline-1,3-dione Chemical group C1=CC(C(=O)NC2=O)=C3C2=CC=CC3=C1 XJHABGPPCLHLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 125000006701 (C1-C7) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical group [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical group [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Chemical group BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000460 chlorine Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 2
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical group II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000013086 organic photovoltaic Methods 0.000 claims description 2
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 4
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- LNZDAVYFINUYOH-UHFFFAOYSA-M sodium;3-bromopropane-1-sulfonate Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCBr LNZDAVYFINUYOH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 4
- 125000006273 (C1-C3) alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- VEFLKXRACNJHOV-UHFFFAOYSA-N 1,3-dibromopropane Chemical compound BrCCCBr VEFLKXRACNJHOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940105325 3-dimethylaminopropylamine Drugs 0.000 description 2
- VWEYDBUEGDKEHC-UHFFFAOYSA-N 3-methyloxathiolane 2,2-dioxide Chemical compound CC1CCOS1(=O)=O VWEYDBUEGDKEHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 9H-carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N Indole Chemical compound C1=CC=C2NC=CC2=C1 SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YHBTXTFFTYXOFV-UHFFFAOYSA-N Liquid thiophthene Chemical compound C1=CSC2=C1C=CS2 YHBTXTFFTYXOFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N Pyrazine Chemical compound C1=CN=CC=N1 KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 2
- IUNMPGNGSSIWFP-UHFFFAOYSA-N dimethylaminopropylamine Chemical compound CN(C)CCCN IUNMPGNGSSIWFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 2
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003837 (C1-C20) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WJFKNYWRSNBZNX-UHFFFAOYSA-N 10H-phenothiazine Chemical compound C1=CC=C2NC3=CC=CC=C3SC2=C1 WJFKNYWRSNBZNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PDQRQJVPEFGVRK-UHFFFAOYSA-N 2,1,3-benzothiadiazole Chemical compound C1=CC=CC2=NSN=C21 PDQRQJVPEFGVRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 2,4-dinitro-1-naphthol Chemical compound C1=CC=C2C(O)=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C2=C1 FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXDAEFPNCMNJSK-UHFFFAOYSA-N Benzamide Chemical compound NC(=O)C1=CC=CC=C1 KXDAEFPNCMNJSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical compound N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003860 C1-C20 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003358 C2-C20 alkenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 101100136092 Drosophila melanogaster peng gene Proteins 0.000 description 1
- PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N Phenazine Natural products C1=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C21 PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N Thiazole Chemical compound C1=CSC=N1 FZWLAAWBMGSTSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 125000005462 imide group Chemical group 0.000 description 1
- PZOUSPYUWWUPPK-UHFFFAOYSA-N indole Natural products CC1=CC=CC2=C1C=CN2 PZOUSPYUWWUPPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKJUIXBNRJVNHR-UHFFFAOYSA-N indolenine Natural products C1=CC=C2CC=NC2=C1 RKJUIXBNRJVNHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- UWMISBRPSJFHIR-UHFFFAOYSA-N naphtho[2,3-b][1]benzothiole Chemical compound C1=CC=C2C=C3C4=CC=CC=C4SC3=CC2=C1 UWMISBRPSJFHIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229950000688 phenothiazine Drugs 0.000 description 1
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- PFZLGKHSYILJTH-UHFFFAOYSA-N thieno[2,3-c]thiophene Chemical compound S1C=C2SC=CC2=C1 PFZLGKHSYILJTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URMVZUQDPPDABD-UHFFFAOYSA-N thieno[2,3-f][1]benzothiole Chemical compound C1=C2SC=CC2=CC2=C1C=CS2 URMVZUQDPPDABD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VJYJJHQEVLEOFL-UHFFFAOYSA-N thieno[3,2-b]thiophene Chemical compound S1C=CC2=C1C=CS2 VJYJJHQEVLEOFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PWYVVBKROXXHEB-UHFFFAOYSA-M trimethyl-[3-(1-methyl-2,3,4,5-tetraphenylsilol-1-yl)propyl]azanium;iodide Chemical compound [I-].C[N+](C)(C)CCC[Si]1(C)C(C=2C=CC=CC=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C(C=2C=CC=CC=2)=C1C1=CC=CC=C1 PWYVVBKROXXHEB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001075 voltammogram Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
- C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
- C07D471/06—Peri-condensed systems
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含磺酸根季铵盐的新型共轭小分子内盐及其制备方法与应用。所述共轭小分子内盐，其结构式如式Ⅰ所示。本发明共轭小分子内盐能够作为有机太阳能电池的阴极界面层，取代氧化锌，能够提高器件的稳定性，并实现较高的光电转换效率。本发明共轭小分子内盐还可应用于有机发光二极管、有机场效应晶体管等光伏器件。本发明含磺酸根季铵盐的有机共轭小分子内盐，不仅是一种性能优异的电子传输材料，同时能在极大程度上提高器件的稳定性，并实现较高的光电转换效率。解决了传统有机太阳能电池稳定性较差，无法长时间运行的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种含磺酸根季铵盐的新型共轭小分子内盐及其制备方法与应用。
背景技术
随着人类社会不断发展，传统能源渐渐难以满足人类的需求，同时解决环境污染问题也迫在眉睫。然而诸如水力发电和火力发电等传统的发电方法对环境并不友好，存在一定的破坏性。因此，大力发展新能源变得尤为迫切。太阳能具有清洁、绿色无污染、在地球上分布广泛、取之不尽、用之不竭等优点而最具发展前景,开发和利用太阳能将是一种有效应对能源问题的解决方法。有机太阳能电池因具有轻质，低成本，可溶液加工以及柔性的优点，受到了广泛的关注。随着有机光伏材料的快速发展，有机太阳能电池的光电转换效率(效率从最开始的4％提升到了16％(Y.Zou,J.Yuan,Y. Zhang,L.Zhou,G.Zhang,H.-L.Yip,T.-K.Lau,X.Lu,C.Zhu,H.Peng,P.A.Johnson,M. Leclerc,Y.Cao,J.Ulanski,Y.Li,Joule2019,3,1140.)，展现出了极好的应用潜质。
然而，尽管上述材料实现了较高的光电转换效率，但是就目前的发展状况而言，有机太阳能电池存在着一项不容忽视的问题，那就是器件的稳定性问题。在传统的正向器件结构中，使用的正极界面层材料通常为聚3,4-乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐，其具有吸湿性，易造成器件不稳定。而反向器件结构中，使用的阴极界面层材料通常为氧化锌，其具有光氧化性，容易氧化活性层，破坏器件的稳定性。有机太阳能电池稳定性存在的问题很大程度上限制了其在进一步商业化。因此，需要提供一种能提高有机太阳能电池稳定性的阴极界面层材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种含磺酸根季铵盐的新型共轭小分子内盐，其可用作有机太阳能电池反向器件的阴极界面层来取代氧化锌，提高器件的稳定性，并实现较高的光电转换效率；所述磺酸根季铵盐的新型共轭小分子还可应用于有机发光二极管、有机场效应晶体管等光伏器件。
本发明提供的含磺酸根季铵盐的共轭小分子内盐，其结构式如式Ⅰ所示，
式Ⅰ中，Ar表示共轭基团，选自未取代或含有取代基的下述基团：苯、噻吩、萘、蒽、苝、芴、三苯胺、吩噻嗪、吡咯、吡嗪、噻唑、吡啶、联吡啶、喹啉、呋喃、联苯、卟啉、亚卟啉、噻吩并[3,2-b]噻吩、噻吩并[3,4-b]噻吩、噻吩并[2,3-b]噻吩、双噻吩并[3,2-b:2’,3’-d]噻吩、咔唑、吲哚、4H-环丙基[2,1-b:3,4-b’]双噻吩、4,8-双烷氧基苯唑[1,2-b:4,5-b’]双噻吩、4,4’-双烷基双噻吩并[3,2-b:2’,3’-d]噻咯、苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩、苯并[1,2-b:4,5-b’]二[噻吩并[2,3-b]噻吩]、苯并[5,6-b]萘并[2,3-d]噻吩、萘并 [4,5-b:8,9-b’]二噻吩、萘酰亚胺、苝酰亚胺、苯酰亚胺；优选为萘酰亚胺或苝酰亚胺；
R1和R2相同或不同，各自独立地选自氢或C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20 酯基、C1-C20胺基及酰亚胺基、C6芳基、C6-C20芳烷基、磺酸根、季铵盐、C2-C20 烯基、由单键、双键、三键或其组合的取代基取代的芳基；
n为1～20之间的自然数，m为1～20之间的自然数；
X、Y和Z独立地选自氢和C1-C7烷基。
所述共轭小分子内盐具体如式Ⅱ所示：
式Ⅱ中，X、Y、Z、m和n的定义同式Ⅰ中；
进一步地，X优选C1-C3烷基，进一步优选甲基，Y优选甲基C1-C3烷基，进一步优选甲基，Z优选H或C1-C3烷基，进一步优选氢或甲基；
m优选1～5，进一步优选2或3，n优选1～5，进一步优选2。
式Ⅱ所示共轭小分子内盐具体如式Ⅱ-1、式Ⅱ-2或式Ⅱ-3所示：
本发明还提供了所述共轭小分子内盐的制备方法，包括如下步骤：
式Ⅲ所示化合物与式Ⅳ或式Ⅴ所示化合物进行反应即得；
式Ⅲ中，Ar、R1、R2、X、Y和n的定义同式Ⅰ中；
式Ⅳ中，Z的定义同式Ⅰ中，o为1～18之间的自然数；
式Ⅴ中，W为氟、氯、溴或碘，o为1～18之间的自然数。
上述的制备方法中，所述反应在如下溶剂中进行：
四氢呋喃、甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、水、甲苯或由上述溶剂组成的混合溶剂。
上述的制备方法中，所述反应在惰性气氛下进行；
所述反应的温度为40～200℃；
所述反应的时间为4～72小时。
本发明还提供式式II-1所示共轭小分子(NDI-N-SO3)的制备方法，包括两种：
其一：将(N，N-二甲基氨基)丙基萘二甲酰亚胺(式III-1)和1,3-丙磺酸内酯(式IV-1)溶解于有机溶剂(优选为甲醇)中，反应24～48小时制得式II-1结构的共轭小分子内盐；
具体反应如下式所示：
所述反应温度为40～70℃，优选为50～60℃；
其二：将(N，N-二甲基氨基)丙基萘二甲酰亚胺(式III-1)和3-溴丙烷-1-磺酸钠(式V-1)溶解于共混溶剂(优选为乙醇：水＝1:1)中，反应24-48小时制得式II-1结构的共轭小分子内盐；
具体反应如下式所示：
其中，式III-1所示化合物通过如下方法制备：
将1,4,5,8-萘四甲酸酐和3-二甲胺基丙胺溶解于有机溶剂(如N,N-二甲基甲酰胺)， 120摄氏度下维持反应(优选24小时)，以卤代烃(优选为二氯甲烷)为淋洗剂过柱色谱分离，得到式III-1所示化合物：(N，N-二甲基氨基)丙基萘二甲酰亚胺；
具体的反应式如下所示：
根据本发明，所述式V-1所示化合物通过如下方法制备：
将1,3-二溴丙烷和亚硫酸钠溶解于有机溶剂(优选为乙醇)，45摄氏度下维持反应(优选18小时)，以乙醇、水的混合溶液重结晶，得到式V-1所示化合物：3-溴丙烷 -1-磺酸钠；
具体的反应式如下所示：
本发明提供的共轭小分子内盐能够作为有机太阳能电池的阴极界面层，取代氧化锌，能够提高器件的稳定性，并实现较高的光电转换效率。
本发明提供的共轭小分子内盐还可应用于有机发光二极管、有机场效应晶体管等光伏器件。
本发明提供的含磺酸根季铵盐的有机共轭小分子内盐，不仅是一种性能优异的电子传输材料，同时能在极大程度上提高器件的稳定性，并实现较高的光电转换效率。解决了传统有机太阳能电池稳定性较差，无法长时间运行的问题。
附图说明
图1为实施例1所制得的式Ⅱ-1共轭小分子内盐的核磁共振氢谱图。
图2为实施例2所制得的式Ⅱ-2共轭小分子内盐的核磁共振氢谱图。
图3为实施例3所制得的式Ⅱ-3共轭小分子内盐的核磁共振氢谱图。
图4为实施例1所制得的式Ⅱ-1共轭小分子内盐的吸收光谱图。
图5为实施例2所制得的式Ⅱ-2共轭小分子内盐的吸收光谱图。
图6为实施例3所制得的式Ⅱ-3共轭小分子内盐的吸收光谱图。
图7为在铂电极上实施例1～3中所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内在0.1mol/L四丁基六氟磷酸铵的乙腈溶液中的电化学循环伏安图；其中，带有圆点的曲线代表式Ⅱ-1的电化学循环伏安图，带有正方形的曲线代表式Ⅱ-2的电化学循环伏安，带有三角形的曲线代表式Ⅱ-3的电化学循环伏安。
图8为基于实施例1所制得的式Ⅱ-1共轭小分子内盐制作的具有结构为ITO/式Ⅱ-1/PBDB-TF:BTP-eC11/MoO3/Al的有机太阳能电池的电压-电流(I-V)曲线。
图9为基于实施例2所制得的式Ⅱ-2共轭小分子内盐制作的具有结构为ITO/式Ⅱ-2/PBDB-TF:BTP-eC11/MoO3/Al的有机太阳能电池的电压-电流(I-V)曲线。
图10为基于实施例3所制得的式Ⅱ-3共轭小分子内盐制作的具有结构为ITO/式Ⅱ-3/PBDB-TF:BTP-eC11/MoO3/Al的有机太阳能电池的电压-电流(I-V)曲线。
图11为基于实施例1中所制得的式Ⅱ-1共轭小分子内盐制作的具有结构为ITO/式Ⅱ-1/PBDB-TF:BTP-eC11/MoO3/Al的有机太阳能电池的外量子效率(EQE)曲线。
图12为基于实施例2所制得的式Ⅱ-2共轭小分子内盐制作的具有结构为ITO/式Ⅱ-2/PBDB-TF:BTP-eC11/MoO3/Al的有机太阳能电池的外量子效率(EQE)曲线。
图13为基于实施例3所制得的式Ⅱ-3共轭小分子内盐制作的具有结构为ITO/式Ⅱ-3/PBDB-TF:BTP-eC11/MoO3/Al的有机太阳能电池的外量子效率(EQE)曲线。
图14为基于实施例1所制得的式Ⅱ-1共轭小分子内盐制作的具有结构为ITO/式Ⅱ-1/PBDB-TF:BTP-eC11/MoO3/Al的有机太阳能电池在氮气中储存的能量转换效率变化曲线。
图15为基于实施例2所制得的式Ⅱ-2共轭小分子内盐制作的具有结构为ITO/式Ⅱ-2/PBDB-TF:BTP-eC11/MoO3/Al的有机太阳能电池在氮气中储存的能量转换效率变化曲线。
图16为基于实施例3所制得的式Ⅱ-3共轭小分子内盐制作的具有结构为ITO/式Ⅱ-3/PBDB-TF:BTP-eC11/MoO3/Al的有机太阳能电池在氮气中储存的能量转换效率变化曲线。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明可采用本领域技术内的有机化学的常规技术。在以下实施例中，努力确保所用数字(包括量、温度、反应时间等)的准确性，但应考虑一些实验误差和偏差。在以下实施例中所用的温度(单位为摄氏度)以℃表示，压力为大气压或接近大气压。所有溶剂都是以HPLC级购得，并且所有反应在氩气惰性气氛下进行。除非另外指出，否则所有试剂都是商业获得的。
实施例1、(N，N，N-二甲基铵基丙基-1-磺酸根)丙基萘二甲酰亚胺(式II-1) 的合成
(1)(N，N-二甲基氨基)丙基萘二甲酰亚胺的合成
在氩气保护下，将2.68g(10mmol)1,4,5,8-萘四甲酸酐溶解于200mlN,N-二甲基甲酰胺，随后加入4.1g(40mmol)3-二甲胺基丙胺，120℃下维持反应24小时。反应结束后，冷却至室温析出固体，抽滤得到棕黑色固体粗产物。以二氯甲烷为淋洗剂过柱色谱分离，得到2.62g金黄色固体，即(N，N-二甲基氨基)丙基萘二甲酰亚胺，产率60％。
(2)3-溴丙烷-1-磺酸钠。
氩气保护下，将2.02g(10mmol)1,3-二溴丙烷和2.77g(22mmol)亚硫酸钠溶解于200ml乙醇，45℃下维持反应18小时。反应结束后，旋蒸浓缩反应液，将反应液逐滴滴入300ml丙酮，沉降析出固体。抽滤得到灰白色固。以乙醇、水的混合溶液重结晶，得到1.8g白色固体，即3-溴丙烷-1-磺酸钠，产率80％。
(3)(N，N，N-二甲基铵基丙基-1-磺酸根)丙基萘二甲酰亚胺的合成
在氩气保护下，将1.31g(3mmol)(N，N-二甲基氨基)丙基萘二甲酰亚胺和1.39g(6.2mmol)3-溴丙烷-1-磺酸钠溶解于140ml甲醇和水的混合溶液中(甲醇：水＝6:1)， 60℃反应48小时。反应结束后，冷却至室温析出固体，抽滤得到黄白色固体粗产物。分别以100ml乙醇，100ml丙酮洗涤粗产物。将粗产品用甲醇：水＝2:1的混合溶剂溶解，过反向柱，淋洗剂为甲醇：水＝2:1，得到1.16g白色固体，即(N，N，N-二甲基铵基丙基-1-磺酸根)丙基萘二甲酰亚胺，产率57％。
核磁共振氢谱结构表征：1H NMR(300MHz,D2O,δ):8.51(s,4H),4.22(t,4H),3.54(m,8H),3.16(s,12H),2.97(t,4H),2.27(m,8H)，谱图如图1所示。
元素分析(％)：C30H40N4O10S2:计算值：C 52.93,H5.92,N 8.23,O 23.50,S 9.42；实测值:C 50.95,H 5.17,N 7.46,O 28.56,S 7.86.
实施例2、(N，N，N-二甲基铵基丁基-1-磺酸根)丙基萘二甲酰亚胺(式Ⅱ-2) 的合成
在氩气保护下，将1.31g(3mmol)(N，N-二甲基氨基)丙基萘二甲酰亚胺和1.22g(9mmol)2,4-丁烷磺内酯溶解于120ml甲醇中，60℃反应48小时。反应结束后，冷却至室温析出固体，抽滤得到黄白色固体粗产物。分别以100ml乙醇，100ml丙酮洗涤粗产物，之后用乙醇：水＝6:1的混合溶剂重结晶，得到0.85g白色固体，即(N，N，N- 二甲基铵基丁基-1-磺酸根)丙基萘二甲酰亚胺，产率40％。
核磁共振氢谱结构表征：1H NMR(400MHz,D2O,δ):8.47(s,4H),4.27(t,4H),3.54(m,4H),3.41(t,4H),3.16(s,12H),2.30(m,4H),1.92(m,4H),1.21(t,4H)，谱图如图2所示。
元素分析(％)：C32H44N4O10S2:计算值：C 54.22,H6.26,N 7.90,O 22.57,S 9.05；实测值:C 50.97,H 6.44,N 7.43,O 27.25,S 7.91.
实施例3、(N，N，N-二甲基铵基丁基-2-磺酸根)丙基萘二甲酰亚胺(式Ⅱ-3) 的合成
在氩气保护下，将1.31g(3mmol)(N，N-二甲基氨基)丙基萘二甲酰亚胺和1.22g(9mmol)2,4-丁烷磺内酯溶解于120ml甲醇中，60℃反应48小时。反应结束后，冷却至室温析出固体，抽滤得到黄白色固体粗产物。分别以100ml乙醇，100ml丙酮洗涤粗产物，之后用乙醇：水＝6:1的混合溶剂重结晶，得到0.94g白色固体，即(N，N，N- 二甲基铵基丁基-2-磺酸根)丙基萘二甲酰亚胺，产率44％。
核磁共振氢谱结构表征：1H NMR(300MHz,D2O,δ):8.60(s,4H),4.28(t,4H),3.58(m,8H),3.12(s,12H),3.00(m,2H),2.11(m,8H),1.37(d,6H)，谱图如图3所示。。
元素分析(％)：C32H44N4O10S2:计算值：C 54.22,H6.26,N 7.90,O 22.57,S 9.05；实测值:C 48.94,H 6.10,N 7.49,O 28.75,S 8.72.
实施例4、由实施例1～3所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐的紫外可见吸收光谱的测量
将实施例1～3中所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐分别溶解于水中，分别旋涂于石英片上制得固体薄膜，用紫外可见吸收光谱仪测定它们的吸收光谱分别示于图4、图5、图6，可以看出，式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐在380nm波长附近均具有较强的吸收，同时在可见光区没有吸收，表明式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐在光谱上均适合作为界面层材料。
实施例5、利用电化学循环伏安法测定实施例1～3中所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐的最低分子未占据轨道(LUMO)。。
将实施例1～3所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐分别溶解于水中，然后将该溶液滴加至工作电极如铂片上；使用0.1mol/L四丁基六氟磷酸铵的乙腈溶液作为电解液；以铂丝作为对电极；以银丝作为参比电极，使用电化学循环伏安法在该体系中进行测量。式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐的循环伏安数据示于图7。得知式Ⅱ -1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐的LUMO能级分别是-3.53eV、-3.41eV和-3.45eV，均高于受体材料BTP-eC9-4.08eV的LUMO能级，表明在有机太阳能电池器件中，电子易于从受体材料BTP-eC9传输至式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐。
实施例6、由实施例1～3所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐进行有机太阳能电池器件的制作
将1mg由实施例1～3所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐分别溶解于0.25ml 的去离子水中，升温至50℃加热溶解1小时得到4mg/ml的溶液。随后将上述溶液以旋涂成膜的方式涂覆在氧化钢锡(ITO)导电玻璃上，制得约10nm厚的界面层薄膜。之后将10mg/ml的BTP-eC11、PBDB-TF的共混溶液以旋涂成膜的方式涂覆在前述界面层薄膜上。接着将其放入高真空镀膜仓中，在约10-4Pa的真空度下，用真空蒸镀的方式蒸镀上10nm厚的三氧化钼作为阳极界面层。最后蒸镀上100nm厚的铝作为顶电极，并在氙灯模拟太阳光源(AM1.5强度，100mW/cm2)的照射下，测量器件的电压-电流曲线，得到该器件的开路电压(Voc)、短路电流(Jsc)和填充因子(FF)值，进而得到该器件的光电转换效率(PCE)。氙灯太阳能模拟器在国家可再生能源实验室(NREL)中使用硅二极管(具有KG5可见滤光器)校正。
基于实施例1～3所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐的聚合物太阳能电池器件的电压-电流(I-V)曲线分别示于图8、图9、图10。其中，实施例1所制得的式Ⅱ -1共轭小分子内盐的开路电压Voc＝0.85V，短路电流Jsc＝25.72mA/cm2，填充因子 FF＝73.82％，转化效率PCE＝16.20％；实施例2所制得的式Ⅱ-2共轭小分子内盐的开路电压Voc＝0.85V，短路电流Jsc＝25.74mA/cm2，填充因子FF＝74.60％，转化效率 PCE＝16.38％；实施例3所制得的式Ⅱ-3共轭小分子内盐的开路电压Voc＝0.85V，短路电流Jsc＝25.77mA/cm2，填充因子FF＝74.16％，转化效率PCE＝16.22％。
实施例7、测试基于实施例1～3所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐的有机太阳能电池器件的外量子转化效率
将基于实施例1～3所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐，按照实施例6的步骤制备的聚合物太阳能电池器件，使用台湾光焱公司的Enli外量子效率测试仪测试其外量子效率曲线，结果分别示于图11、图12、图13。可以看出，基于实施例1～3的太阳能电池器件的外量子效率在整个光谱范围内基本都大于70％。显示了该类材料可以有效促进激子解离。
实施例8、测试基于实施例1～3所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐的有机太阳能电池器件的储存稳定性的测试
将基于实施例1～3所制得的式Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3共轭小分子内盐，按照实施例6的步骤制备的聚合物太阳能电池器件保存在填充N2的手套箱中，并且每隔24小时使用AAA 级太阳光模拟器在AM1.5强度，100mW/cm2下对所制备聚合物太阳能电池的开路电压、短路电流、填充因子和能量转换效率进行测试。持续60天，60天后器件的转换效率仍能保持初始值的90％以上，极大地提升了器件的稳定性，器件效率随时间变化情况分别示于图14、图15、图16。
本发明通过上述实施例予以说明。但本领域技术人员了解，下述实施例不是对本发明保护范围的限制，本领域普通技术人员应认识到，基于本文的教导，在不偏离权利要求书所限定的本发明的范围下可进行许多改变和替代。任何在本发明基础上做出的改进和变化，都在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.式Ⅱ所示含磺酸根季铵盐的共轭小分子内盐，
式Ⅱ中，X、Y、Z独立地选自氢和C1-C7烷基，n为1～20之间的自然数，m为1～20之间的自然数。
2.根据权利要求1所述的共轭小分子内盐，其特征在于：所述共轭小分子内盐如式Ⅱ-1、式Ⅱ-3或式Ⅱ-3所示：
3.权利要求1或2所述共轭小分子内盐的制备方法，包括如下步骤：
式Ⅲ所示化合物与式Ⅳ或式Ⅴ所示化合物进行反应即得；
式Ⅲ中，X、Y和n的定义同式Ⅱ中；
Ar为萘酰亚胺，R1和R2均为氢；
式Ⅳ中，Z的定义同式Ⅱ中，o为1～18之间的自然数；
式Ⅴ中，W为氟、氯、溴或碘，o为1～18之间的自然数。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述反应在如下溶剂中进行：
四氢呋喃、甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、水、甲苯或由上述溶剂组成的混合溶剂。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：所述反应在惰性气氛下进行；
所述反应的温度为40～200℃；
所述反应的时间为4～72小时。
6.一种反向有机太阳能电池，其阴极界面层由权利要求1或2所述共轭小分子内盐制成。
7.权利要求1或2所述共轭小分子内盐在制备反向有机太阳能电池中的应用。
8.权利要求1或2所述共轭小分子内盐在制备下述有机光电功能器件中的应用：
有机光伏器件、有机场效应晶体管以及有机发光二极管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011398826.XA CN112442034B (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 一种含磺酸根季铵盐的共轭小分子内盐及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011398826.XA CN112442034B (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 一种含磺酸根季铵盐的共轭小分子内盐及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112442034A CN112442034A (zh) | 2021-03-05 |
| CN112442034B true CN112442034B (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=74739616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011398826.XA Active CN112442034B (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 一种含磺酸根季铵盐的共轭小分子内盐及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112442034B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113121533B (zh) * | 2021-03-24 | 2022-05-03 | 浙江工业大学 | 一种增强苝二酰亚胺衍生物溶解性的方法 |
| CN115611862A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-17 | 南昌航空大学 | A-d-a型胺基萘酰亚胺类小分子阴极界面层及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103319378A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-09-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 两性离子有机小分子太阳能电池阴极界面材料及其制法和用途 |
| US20160260903A1 (en) * | 2015-03-04 | 2016-09-08 | The University Of Massachusetts | Conjugated polymer zwitterions and solar cells comprising conjugated polymer zwitterions |
| CN109850883A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-06-07 | 渤海大学 | 一种苝基季铵盐修饰超级电容器用石墨烯分散液的制备方法 |
-
2020
- 2020-12-02 CN CN202011398826.XA patent/CN112442034B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103319378A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-09-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 两性离子有机小分子太阳能电池阴极界面材料及其制法和用途 |
| US20160260903A1 (en) * | 2015-03-04 | 2016-09-08 | The University Of Massachusetts | Conjugated polymer zwitterions and solar cells comprising conjugated polymer zwitterions |
| CN109850883A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-06-07 | 渤海大学 | 一种苝基季铵盐修饰超级电容器用石墨烯分散液的制备方法 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| A glycoluril dimer–triptycene hybrid receptor:synthesis and molecular recognition properties;Wenjin Liu et al.;《Org. Biomol. Chem.》;20180823;第16卷;第6499–6506页 * |
| Changjian Song et al..Perylene Diimide-Based Zwitterion as the Cathode Interlayer for High-Performance Nonfullerene Polymer Solar Cells.《ACS Appl. Mater. Interfaces》.2018,第10卷第14986-14992页. * |
| Enhanced efficiency of polymer photovoltaic cells via the incorporation of a water-soluble naphthalene diimide derivative as a cathode interlayer;Kang Zhao et al.;《J. Mater. Chem. C》;20150811;第3卷;第9565-9571页 * |
| Permeability of Fluorescent Probes at Phase Transitions from Bilayer-coated Capsule Membranes;Yoshio Okahata et al.;《J. CHEM. SOC. PERKIN TRANS. II》;19850101;第1591-1600页 * |
| Perylene Diimide-Based Zwitterion as the Cathode Interlayer for High-Performance Nonfullerene Polymer Solar Cells;Changjian Song et al.;《ACS Appl. Mater. Interfaces》;20180410;第10卷;第14986-14992页 * |
| Polymer Solar Cells Exceeding 10% Effi ciency Enabled via a Facile Star-Shaped Molecular Cathode Interlayer with Variable Counterions;Zhenguo Wang et al.;《Adv. Funct. Mater.》;20160408;第26卷;第4643–4652页 * |
| The Electrical Breakdown and Permeability Control of a Bilayer-Corked Capsule Membrane in an External Electric Field;Yoshio Okahata et al.;《J. Am. Chem. Soc.》;19861231;第108卷;第2863-2869页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112442034A (zh) | 2021-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Non-fullerene polymer solar cells based on a selenophene-containing fused-ring acceptor with photovoltaic performance of 8.6% | |
| Wang et al. | Structural engineering of porphyrin-based small molecules as donors for efficient organic solar cells | |
| Qian et al. | T-shaped (D) 2–A–π–A type sensitizers incorporating indoloquinoxaline and triphenylamine for organic dye-sensitized solar cells | |
| Wang et al. | A new carbazole-based hole-transporting material with low dopant content for perovskite solar cells | |
| Lu et al. | New benzoselenadiazole-based D–A–π–A type triarylamine sensitizers for highly efficient dye-sensitized solar cells | |
| Liu et al. | A perylene diimide electron acceptor with a triptycene core for organic solar cells | |
| Wang et al. | Nonacyclic carbazole-based non-fullerene acceptors enable over 12% efficiency with enhanced stability for organic solar cells | |
| Zhang et al. | Star-shaped carbazole-based BODIPY derivatives with improved hole transportation and near-infrared absorption for small-molecule organic solar cells with high open-circuit voltages | |
| Ji et al. | Quinoxaline-based organic dyes for efficient dye-sensitized solar cells: Effect of different electron-withdrawing auxiliary acceptors on the solar cell performance | |
| Peng et al. | Pyrazino [2, 3-g] quinoxaline-based conjugated copolymers with indolocarbazole coplanar moieties designed for efficient photovoltaic applications | |
| Giri et al. | Diketopyrrolopyrrole/perylene-diimide and thiophene based D-π-A low bandgap polymer sensitizers for application in dye sensitized solar cells | |
| Duan et al. | Dopant-free X-shaped DA type hole-transporting materials for pin perovskite solar cells | |
| CN112442034B (zh) | 一种含磺酸根季铵盐的共轭小分子内盐及其制备方法与应用 | |
| Perez et al. | Solution-processable perylene diimide-based electron transport materials as non-fullerene alternatives for inverted perovskite solar cells | |
| Liu et al. | Effect of fluorine substitution in organoboron electron acceptors for photovoltaic application | |
| Wu et al. | Low-cost and efficient hole transport materials based on 9-phenyl-9H-carbazole branch for perovskite solar cells | |
| CN111978335B (zh) | 一种带二乙烯基pi-桥的窄带隙有机受体光伏材料及其制备方法与应用 | |
| KR101785697B1 (ko) | 전자 도너-억셉터가 도입된 저분자 유기 화합물 및 이의 합성방법, 이를 이용한 유기 광전자 소자 | |
| CN110128399B (zh) | 基于二苯并五元芳杂环有机分子材料及其合成方法和作为空穴传输层的应用 | |
| Li et al. | Cu (ii)-Porphyrin based near-infrared molecules: synthesis, characterization and photovoltaic application | |
| Liu et al. | Dopant-free hole-transporting materials based on a simple nonfused core with noncovalent conformational locking for efficient perovskite solar cells | |
| KR20140104842A (ko) | 벤조싸이아다이아졸 유도체 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용한 유기 태양전지 | |
| CN108559014B (zh) | 有机聚合物、包含其的空穴传输材料、太阳能电池及发光电子器件 | |
| KR101535066B1 (ko) | 두 개의 적층형 유기 태양전지 소자용 유기 반도체 화합물, 및 이를 포함하는 유기전자소자 | |
| Li et al. | Adjusting the photovoltaic performance of big fused ring-based small molecules by tailoring with different modifications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |