[发明专利]一种D-A-π-A-D型荧光化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种D‑A‑π‑A‑D型荧光化合物及其制备方法，D‑A‑π‑A‑D型荧光化合物的结构式为：其中，甲氧基三苯胺作为电子给体D，苯并噻二唑作为电子受体A，咔唑为π桥。本发明D‑A‑π‑A‑D型荧光化合物，结合了易于调整能级和延长π共轭长度以改善电荷输运性质的优点，具有良好的对称性，且具有更高的热稳定性和形态稳定性，为优异的荧光化合物，可作为空穴传输材料应用于钙钛矿太阳能电池(PSCs)中。

技术领域

本发明涉及一种D-A-π-A-D型荧光化合物及其制备方法，属于有机合成技术领域。

背景技术

空穴传输材料(HTM)是钙钛矿太阳能电池(PSCs)中重要组成部分，起着传输空穴、阻挡载流子复合、保护钙钛矿层等重要作用。线型小分子空穴传输材料常用的两种设计策略是D-A-D和D-π-D结构，其中D、A和π分别对应于电子给体、电子受体和π桥。D-A-D型分子具有很强的分子内电荷转移特性，会影响其带隙和吸收特性，但容易产生电荷复合；D-π-D型分子通过π桥来增加分子的π共轭长度，进一步增强分子间的堆积，改善其电荷传输性质，但其分子平面性较差。

三苯胺衍生物是空穴传输材料中常用的结构单元，它具有较强的给电子能力，其非平面的分子构型，可抑制分子聚集，形成均一、光滑且形貌稳定的薄膜，但其末端官能团影响分子的几何形状、堆积和电子密度分布，尤其是空穴迁移率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种D-A-π-A-D型荧光化合物及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种D-A-π-A-D型荧光化合物，其结构式为：

其中，甲氧基三苯胺作为电子给体D，苯并噻二唑作为电子受体A，咔唑为π桥。

上述结构，相比于D-A-D结构，引入共扼π桥之后，扩大了电子离域的范围，调节了HOMO/LUMO能级；相比于D-π-D结构，引入了电子受体A，可提升空穴传输材料的平面性，使其空穴提取和传输能力以及空穴传输材料的成膜性得到明显改善。

上述以甲氧基取代三苯胺为电子供体，咔唑为共轭π桥的D-π-D型化合物的基础上，引入苯并噻二唑受体基团调控分子内电荷转移能力，从而实现HOMO能级的定向调控。

上述通过甲氧基取代三苯胺，增大了分子共轭程度，可提高分子的溶解性和成膜性，减少了载流子复合，以获得更高的空穴迁移率。

上述D-A-π-A-D型化合物结合了易于调整能级和延长π共轭长度以改善电荷输运性质的优点，具有良好的对称性和较高的空穴传输效率，且具有更高的热稳定性和形态稳定性，为优异的空穴传输材料，可应用于PSCs中。

上述D-A-π-A-D型化荧光合物的制备方法，合成路线如下：

上述D-A-π-A-D型荧光化合物的制备方法：包括如下步骤：

第一步，在氮气保护下，以甲氧基三苯胺(Ⅰ)和苯并噻二唑(Ⅱ)为原料，并加入四(三苯基膦)钯和碳酸钾，在THF和水的混合溶剂中进行C-C偶联得到中间化合物(Ⅲ)；

第二步，在氮气保护下，以咔唑衍生物(Ⅳ)和双(频哪醇合)二硼(Ⅴ)为原料，并加入1，1'-双二苯基膦二茂铁二氯化钯和醋酸钾，在DMSO中进行C-C偶联得到中间化合物(Ⅵ)；

第三步，在氮气保护下，以中间化合物(Ⅲ)和(Ⅵ)为原料，并加入四(三苯基膦)钯和碳酸钾，在THF和水的混合溶剂中进行C-C偶联得到最终产物(Ⅶ)。