[发明专利]一种基于有机小分子的水醇溶性吡啶鎓盐及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及用于有机光电器件的水醇溶性材料技术领域，具体涉及一种基于有机小分子的水醇溶性吡啶鎓盐及其应用。

背景技术

为了改善有机光电器件的效率和寿命，除了优化活性层的结构外，开发具有水醇溶性的界面修饰材料，利用其与活性层材料溶剂交叉的特点制备多层器件已经得到了极大的关注并且取得了巨大的进展。截至目前，这类水醇溶性材料通常是在作为侧链的烷基链上引入中性或带电的强极性单元，这类强极性单元可与金属阴极相互作用，形成永久的界面偶极，从而降低了发光器件里电子注入到活性层的能垒，促进了电池器件里阴极对电子的抽取，进而提高了器件的效率。关于这类水醇溶性材料的作用机制，一种是界面偶极。通过绘制电流密度-电压关系曲线图，可以明显地发现，旋涂有这类水醇溶性材料作为阴极修饰层的器件的开路电压得以提高，从而验证了这种界面偶极的存在。另外一种是针对含有可移动的自由离子的材料，因为含有可移动的自由离子，在电场的作用下，离子的移动导致电场的重新分布从而促进电荷的迁移。

截止目前，用于有机光电器件的绝大多数的水醇溶性材料分子的骨架为中性的芴、苯、咔唑、噻吩等单元，其强极性单元大多位于作为侧链的烷基链上，但是在分子的主链（骨架）引入含有强极性基团的该类材料却鲜有报道。正基于此，本发明设计了不同于传统的水醇溶性材料的以芴为桥联体的吡啶鎓盐化合物，该化合物分子的主链形成吡啶鎓而带正电，同时含有带负电的阴离子。另外，在这种材料中含有强亲电性的吡啶鎓，可借以进一步改善该材料的电子注入和传输能力，从而提高器件的效率及稳定性。

这种水醇溶性的有机小分子的吡啶鎓盐结构单一，分子量确定，具有较好的溶解性及成膜性，可应用在包括有机/聚合物发光二极管和有机/聚合物太阳能电池等有机光电器件的阴极或阳极的修饰层中。

发明内容

本发明的目的在于在现有技术的基础上，另外发明了一种基于有机小分子的水醇溶性吡啶鎓盐及制备方法和应用。该材料结构单一，分子量确定，具有较好的溶解性及成膜性。

本发明目的还在于提供一种基于有机小分子的水醇溶性吡啶鎓盐及其制备方法。

本发明还有一目的在于将含吡啶鎓盐的水醇溶性小分子材料（基于有机小分子的水醇溶性吡啶鎓盐）应用于包括有机/聚合物发光二极管、有机/聚合物太阳能电池等有机光电器件的阴极或阳极的修饰层中。本发明通过如下技术方案实现。

一种基于有机小分子的水醇溶性吡啶鎓盐，该化合物具有如下化学结构：

   。

进一步的，所述X的结构如下：

Cl、 Br、CF₃SO₃、 或。

进一步的，所述的Ar具有如下结构：

、、或。

进一步的，所述R是增溶性的烷基或烷氧基，碳原子数为1~20。

所述吡啶鎓盐的方法，包括如下步骤：

在氩气气氛下，往三口烧瓶中加入待闭环的化合物、乙腈和二氯亚砜，室温下反应过夜；反应结束后，在减压下除去溶剂，所得的固体用甲醇溶解，通过滤头除去不溶物，所得的滤液滴入二氯甲烷，沉淀，过滤；所得的固体再次用甲醇溶解，通过滤头除去不溶物，所得的滤液滴入二氯甲烷，沉淀，过滤；所得的固体再依照上述后处理步骤重复若干次，最后将所得的固体真空干燥。

1光材料的应用，其特征在于，该材料所述吡啶鎓盐的应用可应用于有机光电器件的阴极或阳极的修饰层中。所述有机光电器件包括有机/聚合物电致发光二极管或有机/聚合物太阳能电池。

相比于已有材料和技术，本发明具有如下优点和有益效果： 

(1)含吡啶鎓盐的小分子水醇溶性材料结构单一，分子量确定，便于提纯，多次合成再现性好，且便于研究结构-性质-性能的关系；

(2)含吡啶鎓盐的小分子水醇溶性材料具有较好的溶解性、成膜性和薄膜形态稳定性；

(3)含吡啶鎓盐的小分子水醇溶性材料具有很强的亲电性，较低的LUMO能级和电子注入/抽取能垒；

(4)通过改变含吡啶鎓盐的小分子水醇溶性材料的分子的桥连体的化学结构可以有效地调控该材料的亲电性和成膜性；

(5)通过改变含吡啶鎓盐的小分子水醇溶性材料的阴离子，可进一步改善该材料的物理特性以及基于其的光电器件性能。

附图说明

图1是实施例1制备的化合物在无水乙醇溶液和薄膜状态下的紫外-可见光吸收光谱。