本发明专利技术公开了基于多环芳烃K位并咪唑基有机半导体材料的制备方法及其应用。合成所得材料结构通式如下，其中，Ar表示芳基及取代芳基，R表示长短的不一的烷基链，结构设计的特点在于咪唑连接的苯环位置属于K(4，5)位，与常规化合物的连接位置(1，2)完全不同。另外，该类化合物的结构设计符合D‑A‑D(给体‑受体‑给体)结构，可以很好的应用于有机太阳能电池器件，提高其器件性能。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了基于多环芳烃K位并咪唑基有机半导体材料的制备方法及其应用。合成所得材料结构通式如下，其中，Ar表示芳基及取代芳基，R表示长短的不一的烷基链，结构设计的特点在于咪唑连接的苯环位置属于K(4，5)位，与常规化合物的连接位置(1，2)完全不同。另外，该类化合物的结构设计符合D?A?D(给体?受体?给体)结构，可以很好的应用于有机太阳能电池器件，提高其器件性能。【专利说明】一类基于多环芳烃K位并咪唑基的有机半导体材料的制备方 法及应用
本专利技术属于有机功能材料领域，具体涉及一类基于多环芳烃K位并咪唑基有机半 导体材料的制备方法及应用领域。
技术介绍
自1977年，Shirakawa，MacDiarmid和Heeger发现高导电聚乙炔以来，JT共辄体系作 为下一代电子器件（又称有机电子学)开发和生产的新型材料备受世人关注。从定义上来 讲，有机电子学与常规的无机电子学完全不同，有机半导体材料结构多样，其分子结构在设 计时能够进行官能团的结合。同时，这种结构的多样性在电子器件的设计领域开启了一个 新的纪元。迄今为止，科学家们已经发现并合成出了大量的共辄半导体材料，他们形成了 一个大的共辄体系，广泛应用于有机电子领域。然而，未来的发展中仍然存在一些关键性 的挑战：比如说有机半导体材料的迀移率低，稳定性差，对于结构的认知不足等等，这些性 质和化学结构的设计息息相关。 有机太阳能电池是有机电子领域一个新的挑战。随着全球能源需求量的不断增 加，能源问题成为世界各国经济发展中的首要问题。太阳能作为一种绿色能源，干净，清洁， 取之不尽，用之不竭，是各国开发和利用的新能源之一。与传统的太阳能电池相比，有机太 阳能电池具有如下优点：一方面，有机材料合成成本低，结构易于调控，柔韧性好；另一方 面，有机太阳能电池制备工艺简单，制造面积大，加工成本低。因此，有机太阳能电池已经成 为太阳能电池领域一个新的发展方向。 有机太阳能电池材料主要分为四类:小分子太阳能电池材料、大分子太阳能电池 材料、D-A体系材料和有机-无机杂化材料。有机小分子材料合成和表征相对简单，化学结构 容易修饰，可以通过不同的方式相互结合，达到不同的使用目的，在光电材料领域广泛应 用。有机大分子材料一般含有双键或芳烃，具有较高的载流子迀移率，利于空穴的传导。D-A 体系材料，克服了混合异质结薄膜的结构缺陷，将给体和受体通过共价键连接应用到器件 中，是目前有机太阳能电池材料研究的热点之一。有机无机杂化材料，可充分利用有机材料 (光吸收系数大)和无机材料(载流子迀移率高）的优点，提高器件性能。 多环芳烃并咪唑类化合物是一类有机小分子材料。它具有独特的线性电子离域 特性（linear delocalizedii-system)，平面性好，稳定性强，迀移率高;能够实现高度有序 的分子31-31堆积，在有机电子领域备受关注。近20年来，高性能多环芳烃材料的合成及应用 已取得显著进展，尤其是在有机场效应晶体管(OFETs)领域，多环芳烃类化合物已发展成为 OFETs的主要应用材料。但是迄今为止，多环芳烃材料还很少应用于有机太阳电池。因此， 开发一种新型的多环芳烃并咪唑有机半导体材料在有机太阳能电池领域显得尤为重要。
技术实现思路
专利技术的目的：设计合成出一种新型的有机功能材料，给出其制备方法，并将其应用 于有机太阳能电池领域。技术方案:本专利技术的一类基于多环芳烃K位并咪唑基的有机半导体材料，其结构通 式可由式(I)表示： 其中，Ar表示芳基或取代芳基，R是C4~C24烷基直链或支链中的一种。 在式（I)通式中，芳基可以是芘及其1，8位取代化合物，菲及其3,6位取代化合物， 邻菲 P罗啉，2,9_ 菲口罗啉，pyrimidoperimidine，benzo phenanthroline;芳基的K(4，5)位连接咪唑环;选用D-A-D的结构设计，能够应用于太阳能 电池器件，提高0PV器件性能。 制备方法包含以下合成步骤：步骤i .Ar所代表的化合物（1)溶于有机溶剂中，加入醋酸铵和2-噻吩甲醛，78度反 应12-16h，得到化合物(2);步骤i i .化合物（2)溶于有机溶剂中，在催化剂和碱的存在下，加入烷基化试剂， 110度反应12-16h，得到化合物(3); 步骤iii .化合物(3)溶于有机溶剂中，加入溴化试剂，室温反应6-10h，得到化合物 (4)；步骤iv.化合物(4)溶于有机溶剂中，在-78度，无水无氧条件下加入锂试剂，反应 10-12h后，-78度下加入锡试剂，密闭反应12-14h，得到化合物(5);步骤v.化合物（5)溶于有机溶剂中，无水无氧条件下加入DPP二溴化试剂和催化 剂，11 〇度反应12-16h，得到目标化合物(6)。步骤i所述的Ar是芘及其1，8位取代化合物，菲及其3，6位取代化合物，邻菲啰啉， 2，9_菲口罗啉，pyrimidoperimidine，benzo phenanthroline等，所述 有机溶剂是乙醇，乙酸，乙腈等； 步骤ii所述的有机溶剂是四氢呋喃，氯仿，N，N_二甲基甲酰胺等，所述催化剂是碘 化钾，四丁基溴化铵等，所述的碱是氢氧化钾，碳酸钾等;所述的烷基化试剂是氯代烃，溴代 烃，碘代烃等； 步骤iii所述的有机溶剂是四氢呋喃，氯仿，N，N_二甲基甲酰胺等，所述溴化试剂 是N-溴代丁二酰亚胺，N-氯代丁二酰亚胺(NCS)、N-碘代丁二酰亚胺(NIS)、液溴、碘+高碘 酸、碘化钾+高碘酸等； 步骤iv所述的有机溶剂是四氢呋喃，氯仿，N，N-二甲基甲酰胺等，所述锂试剂是正 丁基锂，叔丁基锂等，所述锡试剂是三丁基氯化锡，三甲基氯化锡等； 步骤v所述的有机溶剂是四氢呋喃，甲苯，氯苯，二异丙胺等，所述催化剂是四三苯 基膦钯，醋酸钯、二氯二三苯基膦钯等，所用DPP-二溴化物是异并吡咯联二2-溴噻吩。 有益效果： 1、与之前报道的多环芳烃并咪唑类有机材料相比，本专利技术所提出的结构设计有所 创新，不仅将咪唑连接由1，2位转移到4，5(K)位，还在同一结构中连接了给体和受体，构成 了 D-A-D的结构。 2、本专利技术所提出的材料合成路线短、原料廉价易得，大31共辄体系，有利于分子堆 积;烷基链的引入，调节了材料的溶解性。 3、本专利技术所提出的材料，通过核磁共振、质谱等对化合物结构进行了表征。然后利 用紫外、荧光光谱、循环伏安、热重分析等方法对它们的光物理，电化学性质以及热稳定性 进行了研究。 4、本专利技术所提出的材料具有稳定性好、合成工艺简单、成本低廉等优点，应用前景 巨大。【附图说明】图1 .K位有机太阳能电池材料TPh_C16的热重分析(DTG)曲线。图2. K位有机太阳能电池材料TPh_Clf^v别在溶液和薄膜状态下的紫外吸收曲线。 图3. K位有机太阳能电池材料TPh-Clf^二氯甲烷溶液中的循环伏安(CV)曲线。 图4.K位有机太阳能电池材料TPh-C16&用于有机太阳电池的J-V曲线。【具体实施方式】以下实施例是对本专利技术的进一步说明，不是对本专利技术的限制。 实施例1 ?在单口圆底烧瓶（250mL)中，加入菲醌（3g，14mmol)，醋酸铵（13 ? 98g， 18 lmmo 1)和乙醇（1 OOmL)，78度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一类基于多环芳烃K位并咪唑基的有机半导体材料，其特征在于该材料为下述式(Ⅰ)通式的化合物：其中，Ar表示芳基或取代芳基，R是C4～C24烷基直链或支链中的一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪联辉，赵保敏，翟柳青，何聪，王遂良，傅妮娜，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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