【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机光电领域，特别涉及一种基于醌式稠合苯并三氮唑的短波红外受体小分子及其制备方法与应用。
技术介绍
1、有机光电材料具有成本低、质轻、可弯曲并且可大面积加工等优点受到研究者们的广泛关注。近几十年来随着研究者的大量投入，有机光电材料飞速发展，其吸收光谱可以覆盖从紫外光到短波红外光波段。根据国际标准的分类，太阳光谱中1000–2700nm波段属于短波红外光，短波红外光探测在工业、国防和科研应用方面具有巨大的潜力，例如光通信、智能遥控、医学检查、环境监测和生物识别等。这些实际以及潜在应用极大地刺激了短波红外有机光电材料以及有机光电探测器的发展，因此开发新型短波红外有机光电材料具有十分重要的意义。
2、对于体异质结型有机光电探测器而言，决定其探测范围的是活性层中的电子给体与受体材料的吸收光谱。最开始人们发现富勒烯及其衍生物可以在三维方向上高效地传输电子，从而将其作为电子受体材料与近红外给体材料搭配应用于近红外有机光电探测器活性层中。但是富勒烯及其衍生物仅仅在紫外光波段具有较强的吸收，且能级不易调控，难以与近红外给体材料实现能级良好匹配，因此往往导致较差的探测器性能。近年来，非富勒烯受体小分子迅速发展，作为富勒烯受体的替代品，其光谱可以通过结构优化拓展至近红外波段，且能级易于调控。例如，guillermo c.bazan课题组在2020年报道了一种具有模块化结构的近红外非富勒烯受体小分子cotic-4f。其通过增加共轭骨架的给电子能力，增强分子内电荷转移(ict)效应，将吸收光谱拓宽至1100nm(acs ene
3、因此，亟需找到一种技术方案，来解决本领域的上述技术难题。
技术实现思路
1、苯并三氮唑是一种常见的吸电子单元，其特征在于共轭骨架中含有单双键交替的邻苯二醌式结构，而且该单元可以进行烷基侧链修饰，从而有利于调控材料的溶剂性和聚集特性。但由于苯环较大的芳香稳定化能，苯并三氮唑的醌式共振效应较弱，而且其自身所具有的两个c＝n双键的吸电子能力较弱，因而限制了基于苯并三氮唑单元的有机光电材料光学带隙的减小，其光学吸收难以拓展到短波红外区。依据近红外有机光电材料的设计策略，将具有强醌式共振效应的结构单元(q)引入共轭骨架后，可以有效地均一化键长，促进电子云离域，降低光学带隙，有利于实现近红外吸收。基于此原理，将苯并三氮唑与具有强醌式共振效应的吸电子单元进行稠合，可以在增强吸电子能力的同时，显著提高苯并三氮唑单元的醌式构型含量。因此，将醌式单元稠合的苯并三氮唑作为中心核，构建a-π-q-π-a型模块化非富勒烯受体小分子，可以有效地均一化键长，从而降低带隙，实现短波红外吸收。此外，受到化合价的限制，苯并三氮唑单元中与烷基链相连的+3价的氮原子无法通过共振形成中性态的+5价氮原子，这将有效地抑制共轭骨架通过共振形成对光电性能有害的开壳双自由基结构，从而实现高性能短波红外有机半导体材料。同时，a-π-q-π-a型模块化非富勒烯受体小分子还有利于灵活调整分子结构，兼具合成简单、成本低的优势。
2、因此，本专利技术利用醌式结构减小带隙和模块化结构合成复杂度低的优势，以醌式稠合苯并三氮唑作为核心单元，首次专利技术了基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子，其中之一为具有a-π-q-π-a结构的短波红外模块化非富勒烯受体小分子tbzic，其吸收光谱超过1300nm，基于其制备的光电探测器在不施加偏压的条件下在1100nm处的eqe值高达25.2％，对应的响应度和探测率分别为0.22a/w和2.19×1013jones。并且基于tbzic的探测器对1050nm的入射光具有大截止带宽(43khz)和宽线性动态范围(60db)，实现了高性能的短波红外有机光电探测器。
3、进一步地，本专利技术设计并合成了一系列以醌式稠合苯并三氮唑单元为中心核的a-π-q-π-a型短波红外小分子受体材料，基于其所制备的短波红外有机光电探测器同样实现了对短波红外光的高灵敏探测，这说明了本专利技术技术方案具有广泛的普适性和可行性。比较而言，不包含醌式稠合苯并三氮唑单元的a-π-π-a结构的非稠环受体小分子dc4cl，其探测范围则在1000nm以内的近红外区。同样，以不包含醌式稠合结构的常规苯并三氮唑以及类似结构苯并噻二唑为中间核的受体分子btzic和btcic，其探测范围仍然在1000nm以内的近红外区。这说明醌式稠合苯并三氮唑单元的引入是专利技术高性能短波红外非富勒烯受体小分子的有效方法。
4、本专利技术的一个目的在于公开了一种基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子。
5、一种基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子，其具有以下结构：
6、
7、其中，
8、为醌式稠合苯并三氮唑单元，
9、π为桥连单元，
10、a为吸电子单元。
11、所述醌式稠合苯并三氮唑单元选自如下结构：
12、
13、其中，x选自氢、氟、氯、溴、碘、氰基和三氟甲基中任意一种；
14、y选自氧、硫和硒中任意一种；
15、r1-r4基团选自c1-c30烷基、c1-c30烷氧基、c1-c30烷硫基、c1-c30酯基、c6-c30芳基c4-c30杂芳基中的任意一种；
16、其中，所述c1-c30烷基、c1-c30烷氧基、c1-c30烷硫基、c1-c30酯基、c6-c30芳基或c4-c30杂芳基上的所有氢原子未被取代，
17、或者，所述c1-c30烷基、c1-c30烷氧基、c1-c30烷硫基、c1-c30酯基、c6-c30芳基或c4-c30杂芳基上的一个或多个氢原子，被其它元素取代。
18、进一步地，所述桥连单元选自如下结构：
19、
20、其中，x选自氢、氟、氯、溴、碘、氰基和三氟甲基中任意一种；
21、y选自氧、硫和硒中任意一种；
22、z选自碳、硅和锗中任意一种；
23、r5-r10基团选自c1-c30烷基、c1-c30烷氧基、c1-c30烷硫基、c1-c30酯基、c6-c30芳基、c4-c30杂芳基中的任意一种；
24、其中，所述c1-c30烷基、c1-c30烷氧基、c1-c30烷硫基、c1-c30酯基、c6-c30芳基、c4-c30杂芳基上的所有氢原子未被取代，
25、或者，所述c1-c30烷基、c1-c30烷氧基、c1-c30烷硫基、c1-c30酯基、c6-c30芳基、c4-c30杂芳基上的一个或多个氢原子，被其它元素取代。
26、进一步地，所述吸电子单元选自如下结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于醌式稠合苯并三氮唑的短波红外受体小分子，其特征在于，所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子具有以下结构：
2.根据权利要求1所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子，其特征在于，所述醌式稠合苯并三氮唑单元选自如下结构：
3.根据权利要求1所述基于醌式稠合苯并三氮唑的短波红外受体小分子，其特征在于，所述桥连单元选自如下结构：
4.根据权利要求1所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子，其特征在于，所述吸电子单元选自如下结构：
5.权利要求1-4任一项所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子的制备方法，其特征在于，所述醌式稠合苯并三氮唑单元的单体与桥连单元的单体的摩尔比为1:2-1:3。
7.根据权利要求4所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子的制备方法，其特征在于，所述催化剂选自基于钯的催化剂。
8.权利要求1-4任一项所述基于
9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子在有机光电探测器包括有机化合物层，所述有机化合物层中包括光敏层，所述光敏层含有基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述有机化合物层还包括空穴传输层、电子传输层中的至少一层。
...【技术特征摘要】
1.一种基于醌式稠合苯并三氮唑的短波红外受体小分子，其特征在于，所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子具有以下结构：
2.根据权利要求1所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子，其特征在于，所述醌式稠合苯并三氮唑单元选自如下结构：
3.根据权利要求1所述基于醌式稠合苯并三氮唑的短波红外受体小分子，其特征在于，所述桥连单元选自如下结构：
4.根据权利要求1所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子，其特征在于，所述吸电子单元选自如下结构：
5.权利要求1-4任一项所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外受体小分子的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述基于醌式稠合苯并三氮唑单元的短波红外...
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