[发明专利]一种基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料，其特征在于：基于三苯胺为核心，以硫芴为桥连，以1，3-茚满二酮或其衍生物为端基。

2.根据权利要求1所述的基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料，其特征在于：结构通式如下：

R₁、R₂为O或

R₃为C₃～C₁₆的烷基或C₃～C₁₆的烷氧基；

R₄为H或F。

3.根据权利要求1或2所述的基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

Ⅰ、制备中间体D

(1)将三-[4-(4，4，5，5-四甲基-[1，3]二氧-2-硼烷基)-苯基]-胺与6-溴-4，4-异辛基-4H-环戊二烯(2，1-B；3，4-B')二噻吩-2-甲醛以摩尔比为1：3～1：9的比例加入到反应容器中；

(2)以四氢呋喃或甲苯或氯苯与饱和碳酸钾溶液的混合溶液作为溶剂；

(3)通惰性气体排除反应容器中空气后加入四(三苯基膦)钯催化剂，在回流的温度下反应24～72小时；

(4)用二氯甲烷萃取有机相，干燥、过滤得到有机相，旋干滤液得固体，再通过柱色谱提纯得中间体D；

Ⅱ、制备n-型半导体

(5)将中间体D与1，3-茚满二酮或其衍生物以摩尔比为1：3～9的比例加入到反应容器中；

(6)以三氯甲苯或醋酸酐或氯苯为溶剂，并加入吡啶作为催化剂；

(7)通惰性气体排除反应容器中空气后，在回流的温度下反应24～72小时；

(8)用二氯甲烷萃取有机相，干燥、过滤所得到有机相，旋干滤液得固体，再通过柱色谱提纯得基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料产物。

4.根据权利要求3所述的基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ的反应方程式为：

5.根据权利要求3所述的基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ中，反应液中三-[4-(4，4，5，5-四甲基-[1，3]二氧-2-硼烷基)-苯基]-胺的浓度为0.001-10mol/L。

6.根据权利要求3所述的基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，四氢呋喃或甲苯或氯苯与饱和碳酸钾溶液的体积比为1～9：1。

7.根据权利要求3所述的基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ的反应方程式为：

8.根据权利要求3所述的基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中，反应液中的中间体D的浓度为0.001-10mol/L。

9.根据权利要求1或2所述的基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料在有机非富勒烯太阳能电池中的应用，其特征在于：作为吸光层中受体材料在有机非富勒烯太阳能电池中的应用。

10.根据权利要求9所述的基于三苯胺的星状有机小分子n-型半导体材料在有机非富勒烯太阳能电池中的应用，其特征在于：光伏器件的制备方法包括以下步骤：

(1)ITO清洗干燥后旋涂一层30nm厚的ZnO备用；

(2)将该基于三苯胺的星状有机小分子受体材料与聚合物给体材料或小分子给体材料按照重量比1：0.5～4混合的共混溶液旋涂于ZnO阴极修饰层上，制备光伏器件的活性层；所述给体材料包括但不限于PTB7-TH；所述给体材料与受体材料的总浓度为10～50mg/mL；

(3)在真空环境下蒸镀5nm的MnO₃阳极作为修饰层与100nm的金属Ag电极作为电极，光伏器件的活性层有效面积为4-100mm²。