[发明专利]羟基功能化的咪唑盐及其制备方法和在钙钛矿太阳电池中的应用

权利要求书

1.一种羟基功能化的咪唑盐，其特征在于，以末端为羟基，咪唑为核心，咪唑N原子上取代芳环，阴离子为卤素或者类卤素，具体结构式为：

其中：R为R1、R2、R3 或R4所示结构的化合物；X为Cl、 Br、I、SCN、BF₄、PF₆ 或TFSI； n =2~8。

2.根据权利要求1所述的羟基功能化的咪唑盐，其特征在于，为如下之一种：

R = R3，X = I，n = 2，咪唑盐记为IC-1；

R = R2，X = I，n = 2，咪唑盐记为IC-2；

R = R1，X = BF₄，n = 4，咪唑盐记为IC-3；

R = R4，X = PF₆，n = 3，咪唑盐记为IC-4；

R = R2，X = TFSI，n = 5，咪唑盐记为IC-5；

R = R3，X= SCN，n = 6，咪唑盐记为IC-6；

R = R3，X = Cl，n = 7，咪唑盐记为IC-7；

R = R2，X = Br，n = 8，咪唑盐记为IC-8：

R = R1，X = Br，n = 8，咪唑盐记为IC-9；

R = R4，X = I，n = 4，咪唑盐记为IC-10。

3.一种如权利要求1所述的含羟基功能化的咪唑盐的制备方法，其特征在于，合成路线如下：

具体步骤为：以正丙醇为溶剂，将化合物（a）与化合物（b）：卤素取代的醇，按摩尔比 1：(0.8~1.2)混合，在60℃~80℃之间反应24~48 h，得最终产物，记为c；其中，化合物（a）中，R为R1、R2、R3或R4；化合物（b)中，X = Cl、Br或I；n = 2~8 。

4.根据权利要求3所述的含羟基功能化的咪唑盐的制备方法，其特征在于，进一步地，合成路线如下：

具体步骤为：以二氯甲烷为溶剂，将化合物（c）与化合物（d）:NaX₂，按摩尔比1：（1~2）混合，通过离子交换，反应20~48 h，得最终产物，记为e；化合物（d）中，X为BF₄、PF₆或SCN。

5.根据权利要求3所述的含羟基功能化的咪唑盐的制备方法，其特征在于，进一步地，合成路线如下：

具体步骤为：以水为溶剂，将化合物（c）与化合物f：LiTFSI，按摩尔比1：（1~2）混合，通过离子交换，反应20~48 h，得最终产物，记为g。

6.如权利要求1所述的含羟基的咪唑盐在钙钛矿太阳能电池中应用，具体做法为：将羟基功能化的咪唑盐作为界面修饰层，然后通过浸泡的方法自组装在FTO导电基底表面，将经过离子导体修饰后的FTO作为导电基底应用到钙钛矿太阳电池中，无需电子传输材料，即可获得优异的光伏性能。

7.根据权利要求6所述的含羟基的咪唑盐在钙钛矿太阳能电池中应用，具体做法为：将羟基功能化的咪唑盐溶解于三氟乙醇溶液中，充分溶解后，得到透明澄清的溶液；然后将经过臭氧处理后的FTO导电玻璃浸泡在上述溶液中，浸泡时间为8~24h，取出后用三氟乙醇洗涤FTO表面物理吸附的分子，用氮气枪吹干；然后旋涂钙钛矿，所使用的钙钛矿为CH₃NH₃PbI₃，烧结好钙钛矿薄膜后，旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，然后蒸镀一层金电极。