一种二维共轭超窄带隙小分子受体材料及制备方法和应用

技术特征：
1.一种二维共轭超窄带隙小分子受体材料，其特征是具有以下通式：其中，r1为c
1-c
24
的直链或支链烷基；eg为以下基团中任意一种：其中，r3为氢原子、卤素取代基、c
1-c
20
的烷氧基、羰基、酯基或氰基；r2为以下基团中任意一种：意一种：
·····
r
其中r为c
1-c
16
支链或直链烷基。2.一种权利要求1所述的二维共轭超窄带隙小分子受体材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)高温下，苝与浓硝酸进行硝化反应，得到中间体a；所述苝的结构式为：所述中间体a的结构式为：(2)高温下，中间体a经过亚磷酸三乙酯缩合闭环反应，得到中间体b；所述中间体b的结构式为：(3)高温下，中间体b与卤代烷烃通过亲核取代反应得到中间体c；所述中间体c的结构式为：所述卤代烷烃为r1x；其中r1为c
1-c
24
的支链或直链烷基；x为卤素；(4)0℃冰浴下，中间体c与n-溴代琥珀酰亚胺发生溴化反应得到中间体d；所述中间体d的结构式为：
其中r1为c
1-c
24
的支链或直链烷基；(5)高温下，中间体d与2-(三甲基甲锡烷基)噻吩-3-羧酸乙酯发生stille偶联反应得到中间体f；所述2-(三甲基甲锡烷基)噻吩-3-羧酸乙酯的结构式为：所述中间体f的结构式为：其中r1为c
1-c
24
的支链或直链烷基；(6)高温下，中间体f先与r2的格氏试剂反应，再经过大孔树脂闭环反应，得到中间体g；所述中间体g的结构式为：其中，r2为以下基团中任意一种：
·····
rr2的格氏试剂结构式为r
2-mgbr，r1为c
1-c
24
的支链或直链烷基；(7)高温下，中间体g与三氯氧磷和n,n-二甲基甲酰胺发生vilsmeier-haack反应，得到中间体h；所述中间体h的结构式为；其中r1为c
1-c
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的支链或直链烷基；r2为以下基团中任意一种(虚线处为连接位置)：为以下基团中任意一种(虚线处为连接位置)：
·····
r(8)高温下，中间体h与端基eg酮通过knoevenagel反应得到含氮杂环非富勒烯小分子受体，所述eg酮为以下结构中任意一种：
其中，r3为氢原子、卤素取代基、c
1-c
20
的烷氧基、羰基、酯基或氰基。3.根据权利要求2所述的一种二维共轭超窄带隙小分子受体材料的制备方法，其特征是：所述硝化反应的条件为：溶剂为1,4-二氧六环，所用硝酸为d＝1.5的浓硝酸，苝和硝酸的投料摩尔比为1:2.5，在70℃温度下回流反应1～2小时；所述缩合闭环反应的条件为：溶剂为亚磷酸三乙酯，在170℃温度下回流反应5～6小时；所述亲核取代反应的条件为：溶剂为四氢呋喃，氢化钠作为中和剂，中间体b与卤代烃的摩尔比为1:2.2，在60℃的温度下回流反应12～16小时；所述stille偶联反应的条件为：溶剂为甲苯，催化剂为四三苯基膦钯，催化剂的加入量为中间体d摩尔量的2％-8％；中间体d与2-(三甲基甲锡烷基)噻吩-3-羧酸乙酯的摩尔比为1:2.5，在110℃的温度下回流反应24～48小时；所述大孔树脂闭环反应的条件为：该反应共分为两步；第一步制备格氏试剂，溶剂为四氢呋喃，适量碘单质作为催化剂，卤代化合物和镁屑的摩尔比为1:1～1.1.5，60℃的温度下氮气保护回流反应2～3小时，待镁屑消失即反应完全；第二步将中间体f的四氢呋喃溶液在0℃冰浴下加入反应体系，随后温度升高至60℃回流搅拌12～16小时，反应完毕后加入20ml氯仿并萃取，将有机相旋蒸除去溶剂后往反应瓶中加入1g大孔树脂，并加入10～20ml甲苯作为溶剂，于110℃的温度下回流反应5～6小时；所述vilsmeier-haack反应的条件为：溶剂为1,2-二氯乙烷，三氯氧磷为甲酰化试剂，
中间体g与三氯氧磷和n,n-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:3:7，在80℃的温度下回流反应5～7小时；所述knoevenagel反应的条件为：溶剂为氯仿，吡啶为缚酸剂，中间体h与eg酮的摩尔比为1:8～1:12，在60℃的温度下回流反应6～10小时。4.权利要求1所述的一种二维共轭超窄带隙小分子受体材料作为有机太阳能电池受体材料的应用。5.根据权利要求4所述的一种二维共轭超窄带隙小分子受体材料的应用，其特征是所述的二维共轭超窄带隙小分子受体材料与电子给体材料的摩尔比为1.5:1～1:1。6.根据权利要求5所述的一种二维共轭超窄带隙小分子受体材料的应用，其特征是所述电子给体材料为ptb7-th、pbdb-t中至少一种。

技术总结
一种二维共轭超窄带隙小分子受体材料及制备方法和应用，所述的小分子受体材料通式如下：以苝为原料，依次通过Stille偶联及Vilsmeier-Haack反应得到含吡咯氮杂环的中心核，再通过Knoevenagel反应引入端基结构。该受体材料溶解性良好，易于溶液加工成膜，且对近红外区太阳光具有较强的吸收，用于制备有机太阳能电池器件，光电转换效率达到8.58％的单节电池转换效率。换效率达到8.58％的单节电池转换效率。


技术研发人员：廖勋凡 谢文超 陈义旺 李蕾 刘恒辰 朱佩佩
受保护的技术使用者：江西师范大学
技术研发日：2022.05.11
技术公布日：2022/7/1