[发明专利]一种非对称稠环苯并三氮唑类受体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种非对称稠环苯并三氮唑类受体的结构式如式Ⅰ所示：其中R₁和R₂均为C₁‑C₂₀的烷基中的一种。本发明中的非对称稠环苯并三氮唑类受体的成膜性和稳定性好，光学带隙窄，短路电流密度高，光电转换效率较高。本发明中非对称稠环苯并三氮唑类受体的合成发应条件温和，操作简单，易实现扩大化生产。本发明中的非对称稠环苯并三氮唑类受体小分子在紫外‑可见区域(600‑900nm)具有更强的吸收，及具有较高的光电转换效率，且与现有的常见PBDB‑T‑2F等给体材料具有更加匹配的能级和具有高而平衡的载流子迁移率，在制备高短路电流和能量转换效率的有机太阳能电池领域有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于有机合成和太阳能电池材料技术领域，具体涉及一种非对称稠环苯并三氮唑类受体及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的发展，对能源的需求越来越大，化石燃料的大量的燃烧，环境受到很大的威胁，因此发展新型能源迫在眉睫，而太阳能由于具有清洁无污染，且取之不尽，用之不竭等诸多优点而具有很大发展前景。如何更好的利用太阳能是应对能源危机的关键解决办法。有机太阳能电池因其具有柔性、价格低廉，可低成本制备引起研究学者的广泛关注。经过二十多年的发展，目前单层异质结的有机太阳能电池的效率已经达到16％，在未来很有可能会取代传统的硅基电池。

在文献[Advanced Energy Materials.2013,3(1):54-59]中公开有机太阳能电池最常用的给体材料PTB7-Th(PCE10)的吸收及在550-780nm的光学带隙(Eg^opt＝1.59eV)较窄，从而与一般常用的非富勒烯受体材料有较多的重叠，因此，设计并合成更窄带隙(Eg^opt1.5eV)的非富勒烯受体与低或中等带隙的给体聚合物相匹配的给体材料将是一个新的发展方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种带隙更窄的非对称稠环苯并三氮唑类受体及其制备方法和应用。

本发明这种非对称稠环苯并三氮唑类受体的结构式如式Ⅰ所示：

其中R₁和R₂均为C₁-C₂₀的烷基中的一种；

Ar1和Ar2；X1和X2不能同时为相同的基团；

Ar1和Ar2均为噻吩基团、噻吩衍生物基团、并二噻吩基团，并二噻吩衍生物基团、并三噻吩基团、并三噻吩衍生物基团、苯并二噻吩基团、苯并二噻吩衍生物基团、吡咯并二噻吩基团、吡咯并二噻吩衍生物基团、吡咯并二苯基团、吡咯并二苯衍生物基团中的一种；

X1和X2均为以下基团中的任意一种：

所述的X1和X2基团中的R为氢、卤素、C₁-C₆烷基、C₁-C₆的烷氧基，酯基或氰基中的一种。

所述的R₁和R₂优选为C₁-C₁₁的烷基中的一种。

所述的Ar1和Ar2优选为以下基团中的一种：

其中，R₃为C₁-C₂₀的烷基中的一种。

所述的非对称稠环苯并三氮唑类受体的制备方法，包括以下步骤：

1)将化合物A、化合物B1和化合物B2置于溶剂中，并加入催化剂，然后进行Stille偶联反应，得到化合物C；