[发明专利]基于多元芳香环的酰亚胺类共轭小分子及其制备方法与在有机光电器件中的应用

说明书

本发明涉及基于多元芳香环的酰亚胺类共轭小分子及其制备方法与在有机光电器件中的应用。所述材料为稠环苝二酰亚胺为中心核端基为吸电子单元，稠环苝二酰亚胺是由苝二酰亚胺与共轭芳香环单元通过氧化关环反应而成，吸电子端基连接在中心核两端。该类小分子具有较宽的光谱吸收与较高的摩尔吸收系数，可以作为电子受体用于有机光伏器件中，能够获得高效率的有机太阳电池器件。

技术领域

本发明涉及有机光电材料领域，具体涉及一类基于多元芳香环的酰亚胺类共轭小分子及其制备方法与在有机光电器件中的应用。

背景技术

能源短缺、环境污染是我国经济可持续发展面临的重大问题。发展新型绿色能源技术是解决上述问题的重要途径之一，而太阳能发电(光伏发电)是众多绿色、可再生能源中的佼佼者，对于降低污染和减少二氧化碳排放，实现低碳经济的发展具有重要意义。有机/聚合物太阳电池因其具有成本低廉、可采用溶液加工制备大面积器件、以及可制成柔性器件等突出优点引起研究学者的广泛关注。

伴随近年来材料体系和器件工艺上的创新突破，基于富勒烯衍生物受体型的单节太阳电池的器件效率已经超过11％。但是富勒烯衍生物自身存在的可见光区吸光弱、能级调控范围窄、光化学不稳定、形貌稳定性差等缺点，使得科学家不得不寻找替代它们的受体材料(Acc.Chem.Res.2012,45,723-733)。非富勒烯小分子材料因为其宽的吸收光谱，可以调控的电子能级以及合成简单等优点收到了广泛的关注和研究(Mater.Horiz.,2014,1,470；Acc.Chem.Res,2016,11,2424)。其中A-D-A-D-A型的非富勒烯小分子展现了卓越的器件性能(Joule,2019,3,1140-1151)，自从报道以来，基于A-D-A-D-A型小分子受体的器件性能不断突破，效率已经超过16％(Sci China Chem,2019,62,746-752；Joule,2019,doi.org/10.1016/j.joule.2019.09.010；Nature Communications,2019,10,1–8.)，这表明，设计合成此类高效的小分子受体材料对有机太阳能光伏器件的广泛应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于设计并合成基于多元芳香环的酰亚胺类共轭小分子用于有机光电器件中。

基于多元芳香环的酰亚胺类共轭小分子，所述共轭小分子具有以下结构通式:

其中，R₁为烷基链；Ar为共轭芳香环及其衍生物单元；EG为吸电子单元。

进一步地，所述的R₁为氢原子、卤素原子或者R₁为选自C₁～C₆₀的直链、支链或者环状烷基链，其中一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、甲基、乙基、甲氧基、硝基取代；或者所述直链、支链或者环状烷基链中的氢原子被氟原子或上述官能团取代。

3、根据权利要求1所述基于多元芳香环的酰亚胺类共轭小分子，其特征在于，所述的Ar单元选自如下结构中的任一种：

其中，R₂为氢原子、卤素原子或者R₂为选自C₁～C₆₀的直链、支链或者环状烷基链，其中一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、甲基、乙基、甲氧基、硝基取代；或者所述直链、支链或者环状烷基链中的氢原子被氟原子或上述官能团取代。

进一步地，所述的EG单元选自如下结构中的任一种：