[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0032] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0033] 基于不对称硒杂稠环共轭分子化合物的制备路线如下式所示,以不对称双硝化芴为原料,偶联噻吩后,通过与Se闭环、醛基化后末端连接不同缺电子单元形成A‑D‑A型不对称硒杂稠环共轭分子,详见实施例1‑5。
[0034]
[0035] 基于不对称硒杂稠环共轭分子化合物的制备路线
[0036] 实施例1.化合物3的合成路线如下:
[0037]
[0038] 将摩尔比为1:2.5的不对称双硝化芴(5.20g,8.93mmol)与三丁基锡基噻吩 (8.33g,22.32mmol)在5%mol的Pd[PPh3]2Cl2(313.4mg,0.446mmol)催化下在50mL无水四氢呋喃溶液中进行偶联反应,得到化合物1(4.0g,6.79mmol)。将摩尔比为1:20的化合物1(2.54g,4.32mmol)与Se(6.83g,86.45mmol)在 80mL N‑甲基吡咯烷酮溶液中进行闭环得到不对称稠环化合物2(2.18g,3.34 mmol)。化合物2(0.884g,1.35mmol)与三氯氧磷(4.15g,27.09mmol)和5mL 的N,N‑二甲基甲酰胺反应,得到不对称稠环双醛基化合物3(767mg,1.08
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mmol)。H NMR(500MHz,DMSO)δ9.91(s,1H),9.88(s,1H),8.11(s,1H),8.08 (s,1H),8.05(d,J=3.9Hz,1H),7.83(d,J=3.9Hz,1H),7.43(s,1H),7.33(s,1H), 2.12‑1.99(m,4H),
1.09‑0.93(m,12H),0.68(t,J=6.9Hz,6H),0.55(s,4H). MS(MALDI):m/z
652.68.Anal.Calcd for C35H34O2S2Se2:C,59.32;H,4.84.Found: C,59.02;H,4.64%。
[0039] 实施例2.化合物FSe‑IC的合成路线如下:
[0040]
[0041] 将摩尔比为1:5的不对称稠环双醛基化合物3(100mg,0.141mmol)与拉电子单元3‑(二氰基亚甲基)茚‑1‑酮(134mg,0.691mmol)在无氧无水反应容器中,以氯仿为溶剂,加入0.2mL的吡啶,加热回流反应6小时,反应结束后将产物倒入甲醇溶液,将过滤得到的固体产
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物通过柱色谱提纯得到不对称硒杂稠环共轭分子化合物FSe‑IC(109mg,0.103mmol)。H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.94 (s,1H),8.90(s,1H),8.74(d,J=7.3Hz,1H),8.70(d,J=7.3Hz,
1H),8.10(s,2H), 7.94‑7.88(m,4H),7.83‑7.78(m,4H),7.64(s,1H),7.45(s,1H),2.07(m,
4H), 1.16‑1.01(m,12H),0.79‑0.66(m,10H).MS(MALDI):m/z 1060.56.Anal.Calcd for C59H42N4O2S2Se2:C,66.79;H,3.99.Found:C,66.56;H,4.04%。
[0042] 基于不对称硒杂稠环共轭分子化合物FSe‑IC的紫外‑可见吸收光谱图如图1 所示;热失重曲线如图2所示,所制备的有机太阳能电池的I‑V曲线如图3所示,测得器件的测得器件光电转化效率为7%。
[0043] 实施例3.化合物FSe‑IC的合成路线如下:
[0044]
[0045] 将摩尔比为1:5的不对称稠环双醛基化合物3(150mg,0.212mmol)与拉电子单元5,6‑二氟‑3‑(二氰基亚甲基)茚‑1‑酮(239mg,1.04mmol)在无氧无水反应容器中,以氯仿为溶剂,加入0.2mL的吡啶,加热回流反应6小时,反应结束后将产物倒入甲醇溶液,将过滤得到的固体产物通过柱色谱提纯得到不对称硒杂稠环共轭分子化合物FSe‑2FIC(191mg,
0.168mmol)。MS(MALDI):m/z 1133.56.Anal.Calcd for C59H38F4N4O2S2Se2:C,62.55;H,
3.38.Found:C,62.96;H, 3.24%。
[0046] 实施例4化合物FSe‑2ClIC的合成路线如下:
[0047]
[0048] 将摩尔比为1:5的不对称稠环双醛基化合物3(150mg,0.212mmol)与拉电子单元5,6‑二氯‑3‑(二氰基亚甲基)茚‑1‑酮(273mg,1.04mmol)在无氧无水反应容器中,以氯仿为溶剂,加入0.2mL的吡啶,加热回流反应6小时,反应结束后将产物倒入甲醇溶液,将过滤得到的固体产物通过柱色谱提纯得到不对称硒杂稠环共轭分子化合物FSe‑2ClIC(203mg,
0.163mmol)。MS(MALDI):m/z 1198.46.Anal.Calcd for C59H38Cl4N4O2S2Se2:C,59.11;H,
3.20.Found:C,60.34;H, 3.54%。
[0049] 太阳能光伏器件的制备及其性能测试:将购买的氧化铟锡(ITO)玻璃分别用洗涤剂、水、去离子水、丙酮、异丙醇超声清洗,真空干燥后在ITO上旋涂厚度约为30nm的ZnO前驱体溶液,之后放在热台180℃热退火60分钟。之后将将其放置手套箱中,旋涂上PFN修饰层。将实施例2的共轭分子化合物FSe‑IC和聚合物给 体材料PBDB‑T(重量比为1.2:1)的共混溶液(20mg/mL) 旋涂ITO/ZnO/PFN上,80℃热退火10分钟。之后将器件放置真空蒸镀中,真空
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蒸镀沉积5nm的MoO3和80nm的Al。器件活性层有效面积约为4mm。
[0050] 模拟太阳光源的氙灯用配有AM 1.5滤光片Newprot 500W,在100mW/cm2光强下对器件进行光伏性能测试,光强通过标准单晶硅太阳能电池校准;I‑V曲线使用Keithley 2400进行测量,通过Labview软件由计算机进行控制。
[0051] 基于不对称硒杂稠环共轭分子化合物FSe‑IC的的有机太阳能电池的I‑V曲线如图3所示,测得器件的测得器件光电转化效率为7%。
[0052] 苯发明所用的聚合物电子给 体材料PBDB‑T的结构如下:
[0053]
[0054] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。