專利名稱：一類含茚富勒烯衍生物受體材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及富勒烯衍生物受體材料，特別涉及一類具有良好溶解性能的含茚富勒 烯衍生物受體材料，以及該類含茚富勒烯衍生物受體材料的制備方法和用途。
背景技術(shù)：
由于具有良好的電子遷移率、溶解性能和可加工性等優(yōu)良性能，富勒烯及其衍生 物被廣泛用于有機聚合物太陽能電池、場效應(yīng)晶體管和有機光導(dǎo)體等光電子器件中，其中 C6tl和其衍生物[6，6]_苯-碳61-丁酸甲酯[PCBM]是應(yīng)用最多的富勒烯受體材料。(1) Li, Y. F. ；Zou, Y. P. Adv. Mater. 2008, 20, 2952 ； (2)Hou, J. H. ；Tan, Ζ. Α. ；Yan，Y. ；He, Y. J.； Yang, C. H. ；Li, Y. F. J. Am. Chem. Soc. 2006,128,4911 ； (3) Sun, Χ. B. ；Zhou, Y. H. ；ffu, W. C.； Liu, Y. Q. ；Tian, W. J. ；Yu, G. ；Qiu, W. F. ；Chen, S. Y. ；Zhu, D. B. J. Phys. Chem. B2006,110, 7702。人們通過修改PCBM中酯基上的烷基鏈，得到了一系列其衍生物，但其受體性能遠不 如 PCBM ((1) Rosario Gonzalez, Jan C. Hummel en, and Fred Wudl. J. Org. Chem. 1996,60, 2618 ； (2) S. Ravaine, F. Le Pecq，C. Mingotaud, and P. Delhaes, J. C. Hummel en, F. Wudl, L. K. Patterson. J. Phys. Chem. 1995，99，9551 ； (3) Qingshuo Wei, Takeshi Nishizawa, Keisuke Tajima，Kazuhito Hashimoto. Adv. Mater. 2008，20，2211 ；(4)Martin Drees, Harald Hoppe, Christoph Winder, Helmut Neugebauer, Niyazi S. Sariciftci，Wolfgang Schwinger，F(xiàn)riedrich Scha" ffler, Christoph Topf，Markus C. Scharber，Zhengguo Zhu and Russell Gaudiana J. Mater. Chem. 2005，15，5158)。 Lenes 等分離出了雙力口成 的PCBM(bisPCBM)，用它做受體材料制備了太陽能電池器件，性能略優(yōu)于單加成PCBM做受 體的器件性會邑(Mantijn Lenes，Gert-Jan A. H. Wetzelaer, Floris B. Kooistra, Sjoerd C. Veenstra, Kees J. Hummelen, and Paul W. Μ. Blom. Adv. Mater. 2008，20，2116。Yang 等 做了一些PCBM的衍生物，他們對PCBM苯環(huán)進行了修飾，在其中引入了烷氧鏈，器件結(jié)果 顯示此類受體材料具有較好的性能(Chmgduk Yang, Jin Young Kim, Shinuk Cho, Jae Kwan Lee, Alan J. Heeger, and Fred Wudl. J. Am. Chem. Soc. 2008，130，644)。Kooistra 等做了一些PCBM的衍生物，他們對PCBM苯環(huán)進行了修飾，在其中引入了氨基、烷硫基等 (Floris B. Kooistra, Joop Knol, Fredrik Kastenberg, Lacramioara M. Popescu, Wiljan J. H. Verhees, Jan M. Kroon, and Jan C. Hummel en. Organic Letters. 2007，9，551)。雖然許多富勒烯的衍生物被制備出來，并被用于太陽能電池器件中，但其性能仍 不如PCBM。為了改善富勒烯受體材料的溶解性能，并提高其電子遷移率，本發(fā)明設(shè)計并制備 了一類含茚富勒烯衍生物受體材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一類含茚富勒烯衍生物受體材料。本發(fā)明的目的之二在于提供一類含茚富勒烯衍生物受體材料的制備方法。本發(fā)明的目的之三在于提供一類含茚富勒烯衍生物受體材料的用途。
本發(fā)明的一類含茚富勒烯衍生物受體材料具有以下結(jié)構(gòu) 其中，R1、R2、R3、R4、R5獨立的是氫原子，或是相同或不相同的C1 C2tl的烷基，或 是相同或不相同的C1 C2tl的烷氧基。環(huán)F是60個、70個或84個碳原子的富勒烯。其中，N的值是1或2。所述的C1-C2tl的烷基為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、2-甲 基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-丙基丁基、戊基、異戊基、2-甲基戊基、 3-甲基戊基、4-甲基戊基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、己基、異己基、2-甲基己 基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2-乙基己基、庚基、異庚基、辛基、異辛基、壬基、 癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、 十九烷基、二十烷基中的一種。所述的C1-C2tl的烷氧基為甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、 叔丁氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、1-乙基丁氧基、2-乙基丁氧基、1-丙基丁氧基、 戊氧基、異戊氧基、2-甲基戊氧基，3-甲基戊氧基、4-甲基戊氧基、1-乙基戊氧基、2-乙基 戊氧基、3-乙基戊氧基、己氧基、異己氧基、2-甲基己氧基、3-甲基己氧基、4-甲基己氧基、 5-甲基己氧基、2-乙基己氧基、庚氧基、異庚氧基、辛氧基、異辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一 烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、十四烷氧基、十五烷氧基、十六烷氧基、十七烷氧基、十八 烷氧基、十九烷氧基、二十烷氧基中的一種。本發(fā)明的一類含茚富勒烯衍生物受體材料的制備方法將富勒烯溶于鄰二氯苯中，加入1，3_ 二 R1-4-R2-5-R3-6-R4-7-R5-茚，其中1， 3-二 R1-4-R2-5-R3-6-R4-7-R5-茚與富勒烯的摩爾比值為1 15，加熱至回流溫度回流反 應(yīng)2 24小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出沉淀物，將沉 淀物溶于有機溶劑中并吸附至硅膠上，用有機溶劑與石油醚的混合溶劑做淋洗劑，過硅膠 柱分離得到具有上述結(jié)構(gòu)的含茚富勒烯受體材料；其中淋洗劑中的有機溶劑與石油醚的體積比為1 100 1 0;Rl、R2、R3、R4、R5獨立的是氫原子，或是相同或不相同的C1 C2tl的烷基，或是相 同或不相同的C1 C2tl的烷氧基；富勒烯是60個、70個或84個碳原子的富勒烯。所述的C1-C2tl的烷基為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、2-甲 基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-丙基丁基、戊基、異戊基、2-甲基戊基、 3-甲基戊基、4-甲基戊基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、己基、異己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2-乙基己基、庚基、異庚基、辛基、異辛基、壬基、 癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、 十九烷基、二十烷基中的一種。所述的C1-C2tl的烷氧基為甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、 叔丁氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、1-乙基丁氧基、2-乙基丁氧基、1-丙基丁氧基、 戊氧基、異戊氧基、2-甲基戊氧基，3-甲基戊氧基、4-甲基戊氧基、1-乙基戊氧基、2-乙基 戊氧基、3-乙基戊氧基、己氧基、異己氧基、2-甲基己氧基、3-甲基己氧基、4-甲基己氧基、 5-甲基己氧基、2-乙基己氧基、庚氧基、異庚氧基、辛氧基、異辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一 烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、十四烷氧基、十五烷氧基、十六烷氧基、十七烷氧基、十八 烷氧基、十九烷氧基、二十烷氧基中的一種。所述的將沉淀物溶于有機溶劑中的有機溶劑，及淋洗劑中的有機溶劑都為三氯甲
烷、苯、甲苯、氯苯、鄰二氯苯等中的一種。本發(fā)明的一類含茚富勒烯衍生物受體材料能夠作為制備有機場效應(yīng)晶體管、聚合 物太陽能電池和有機光導(dǎo)體的材料等。元素分析本發(fā)明中的茚富勒烯1 (Indene-Fl)、茚富勒烯2 (Indene-F2)、茚富勒烯 3(Indene-F3)、茚富勒烯 4 (Indene_F4)、茚富勒烯 5 (Indene_F5)、茚富勒烯 6 (Indene_F6)、 茚富勒烯7 (Indene-F7)、茚富勒烯8 (Indene_F8)、茚富勒烯9 (Indene_F9)、茚富勒烯 IO(Indene-FlO)和茚富勒烯Il(Indene-Fll)富勒烯受體材料的元素分析結(jié)果見表1。表1 表1顯示，受體材料中各元素含量的實測值與其理論計算值十分接近，說明這種 受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本身性質(zhì)的客觀 反映。光譜分析本發(fā)明中的茚富勒烯1 (Indene-Fl)、茚富勒烯2 (Indene-F2)、茚富勒烯 7 (Indene-F7)和茚富勒烯8 (Indene-F8)富勒烯受體材料在光波長為200nm 400nm范圍 內(nèi)具有良好的光吸收，吸收光譜如圖1所示。熱穩(wěn)定性分析本發(fā)明中的茚富勒烯1 (Indene-Fl)、茚富勒烯2 (Indene-F2)、茚富勒烯 7(Indene-F7)和茚富勒烯8 (Indene-FS)富勒烯衍生物受體材料具有良好的熱穩(wěn)定性，其 熱失重曲線如圖2所示。本發(fā)明的這類富勒烯衍生物受體材料在有機溶劑(如三氯甲烷、苯、甲苯、氯苯、 鄰二氯苯等)中具有良好的溶解性能，由于富勒烯具有較高的電子遷移率，所以這類含茚 富勒烯衍生物受體材料也具有較高的電子遷移率。本發(fā)明的受體材料可以應(yīng)用在有機場效 應(yīng)晶體管、聚合物太陽能電池和有機光導(dǎo)體等領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明實施例1、2、7和8的受體材料Indene-Fl、Indene-F2、Indene_F7和Indene-F8在甲苯溶液中的吸收光譜。圖2為本發(fā)明實施例1和2的受體材料Indene-Fl和Indene_F2的熱失重曲線。圖3為本發(fā)明實施例1的受體材料Indene-Fl的光伏器件的I_V曲線。
具體實施例方式下面對本發(fā)明作進一步的說明，但不應(yīng)看作是對本發(fā)明的限定。實施例1.制備茚富勒烯1 [Indene-Fl]將Immol碳六十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的茚，加熱至回流溫度 回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出沉淀物，將 沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比為2 1)作 為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯1。產(chǎn)率45%。1H-NMR ( δ /ppm, CDC13/CS21 1) :7· 36-7. 67 (m，4H)，4. 89 (t，2H)，3. 84 (d，1H)，
2.92 (d, 1H)。Indene-Fl的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。Indene-Fl在甲苯溶液中的吸收光譜見圖1，結(jié)果表明此受體在光波長為200nm 400nm范圍內(nèi)具有良好的光吸收。Indene-Fl的熱失重曲線見圖2，結(jié)果表明此受體具有良好的熱穩(wěn)定性。實施例2.制備茚富勒烯2[Indene_F2]將Immol碳六十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的茚，加熱至回流溫度 回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出沉淀物，將 沉淀物溶于苯中并吸附至硅膠上，以石油醚和苯的混合溶劑(體積比為2 1)作為淋洗 劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯2。產(chǎn)率35%。1H-NMR ( δ /ppm, CDC13/CS21 1) 7. 36-7. 67 (m,8H) ,4. 89-4. 86 (t,4H),
3.84-3. 80 (d, 2H)，2. 92-2. 90 (d, 2H)。Indene-F2的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。Indene-F2在甲苯溶液中的吸收光譜見圖1，結(jié)果表明此受體在光波長為200nm 400nm范圍內(nèi)具有良好的光吸收。Indene-F2的熱失重曲線見圖2，結(jié)果表明此受體具有良好的熱穩(wěn)定性。實施例3.制備茚富勒烯3[Indene_F3]將Immol碳六十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的6-甲氧基茚，加熱 至回流溫度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離 出沉淀物，將沉淀物溶于甲苯中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比為 2 1)作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯3。產(chǎn)率55%。1H-WlU δ/ppm, CDC13/CS21 1) :7· 36-7. 67 (m，3H)，4. 87 (t，2H)，3. 84-3. 85 (m， 4H)，2. 92 (d, 1H)。
Indene-F3的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例4.制備茚富勒烯4[Indene_F4]將Immol碳六十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的6-甲氧基茚，加熱至 回流溫度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出 沉淀物，將沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比 為2 1)作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯4。產(chǎn)率55%。1H-WlU δ/ppm，CDC13/CS21 1) :7· 36-7. 67 (m，6H)，4· 87 (t，4H)，3· 84-3. 85 (m， 8H)，2. 92 (d, 2H)。Indene-F4的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例5.制備茚富勒烯5[Indene_F5]將Immol碳六十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的4-異辛氧基茚，加熱 至回流溫度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離 出沉淀物，將沉淀物溶于鄰二氯苯中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積 比為2 1)作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯5。產(chǎn)率55%。1H-WlU δ/ppm，CDC13/CS21 1) :7· 36-7. 67 (m，3H)，4· 87 (t，2H)，3· 84-3. 85 (m， 4H)，2. 92 (d, 1H)，2. 00-0. 89 (m, 15H)。Indene-F5的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例6.制備茚富勒烯6[Indene_F6]將Immol碳六十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的4-異辛氧基茚，加熱 至回流溫度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離 出沉淀物，將沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積 比為2 1)作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯6。產(chǎn)率55%。1H-WlU δ/ppm，CDC13/CS21 1) :7· 36-7. 67 (m，6H)，4· 87 (t，4H)，3· 84-3. 85 (m， 8H)，2. 92 (d, 2H)，2. 00-0. 89 (m, 30H)。Indene-FB的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例7.制備茚富勒烯7[Indene_F7]將Immol碳六十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的1，3-二異辛基茚，加 熱至回流溫度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分 離出沉淀物，將沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和苯的混合溶劑(體積 比為2 1)作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯7。產(chǎn)率65%。1H-NMR ( δ /ppm, CDC13/CS21 1) :7· 36—7. 67 (m，4H)，4. 87 (t，2H)，3. 84 (d，1H)，2. 92 (d, 1H), 2. 05-0. 9 (m，34H)。Indene-F7的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。Indene-F7在甲苯溶液中的吸收光譜見圖1，結(jié)果表明此受體在光波長為200nm 400nm范圍內(nèi)具有良好的光吸收。實施例8.制備茚富勒烯8[Indene_F8]將Immol碳七十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的茚，加熱至回流溫度 回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出沉淀物，將 沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比為2 1)作 為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯8。產(chǎn)率65%。1H-NMR ( δ /ppm, CDC13/CS21 1) :7· 26—7. 87 (m，4H)，4. 86 (t，2H)，3. 84 (d，1H)， 2. 92 (d, 1H)。Indene-FS的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。Indene-F8在甲苯溶液中的吸收光譜見圖1，結(jié)果表明此受體在光波長為200nm 400nm范圍內(nèi)具有良好的光吸收。實施例9.制備茚富勒烯9[Indene_F9]將Immol碳七十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的6-甲氧基茚，加熱至 回流溫度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出 沉淀物，將沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比 為2 1)作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯9。產(chǎn)率57%。1H-WlU δ/ppm，CDC13/CS21 1) :7· 26-7. 87 (m，6H)，4· 87 (t，4H)，3· 84-3. 85 (m， 8H)，2. 92 (d, 2H)。Indene-F9的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例10.制備茚富勒烯IOIndene-FlO]將Immol碳七十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的5-己氧基茚，加熱至 回流溫度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出 沉淀物，將沉淀物溶于苯中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比為2 1) 作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯10。產(chǎn)率57%。1H-WlU δ/ppm，CDC13/CS21 1) :7· 26-7. 87 (m，3H)，4· 87 (t，2H)，3· 84-3. 85 (m， 3H)，2. 92 (d, 1H)，1. 98-0. 90 (m, 11H)。Indene-FlO的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例11.制備茚富勒烯ll[Indene-Fll]
10
將Immol碳七十溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的1，3-二異辛基茚，加 熱回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出沉淀物， 將沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比為2 1) 作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯11。產(chǎn)率65%。1H-NMR ( δ /ppm, CDC13/CS21 1) :7· 26—7. 87 (m，4H)，4. 87 (t，2H)，3. 84 (d，1H)， 2. 92 (d, 1H)，2. 05-0. 9 (m，34H)。Indene-Fll的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例12.制備茚富勒烯12[Indene_F12]將Immol碳八十四溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的茚，加熱至回流溫 度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出沉淀物， 將沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比為2 1) 作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯12。產(chǎn)率35%。1H-NMR ( δ /ppm, CDC13/CS21 1) :7· 36—7. 67 (m，4H)，4. 85 (t，2H)，3. 84 (d，1H)， 2. 92 (d, 1H)。Indene-F12的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例13.制備茚富勒烯13[Indene_F13]將Immol碳八十四溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的6-甲氧基茚，加熱 至回流溫度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離 出沉淀物，將沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積 比為2 1)作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯13。產(chǎn)率34%。1H-WlU δ/ppm, CDC13/CS21 1) :7· 36-7. 67 (m，3H)，4. 86 (t，2H)，3. 84-3. 85 (m， 4H)，2. 92 (d, 1H)。Indene-F13的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例14.制備茚富勒烯14[Indene_F14]將Immol碳八十四溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的4，5-乙氧基茚，加 熱至回流溫度回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分 離出沉淀物，將沉淀物溶于甲苯中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比 為2 1)作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯14。產(chǎn)率34%。1H-WlU δ/ppm, CDC13/CS21 1) :7· 36-7. 67 (m，2H)，4. 86 (t，2H)，3. 84-3. 85 (m， 5H)，2. 92 (d, 1H)，1. 32(t，6H)。Indene-FH的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。
實施例15.制備茚富勒烯15[Indene_F15]將Immol碳八十四溶于IOOmL鄰二氯苯中，然后加入12mmol的1，3-二異辛基 茚，加熱回流反應(yīng)12小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出沉 淀物，將沉淀物溶于三氯甲烷中并吸附至硅膠上，以石油醚和甲苯的混合溶劑(體積比為 2 1)作為淋洗劑，過硅膠柱分離得到茚富勒烯15。產(chǎn)率25%。1H-NMR ( δ /ppm, CDC13/CS21 1) :7· 36—7. 67 (m，4H)，4. 89 (t，2H)，3. 84 (d，1H)， 2. 92 (d, 1H)，2. 05-0. 89 (m, 34H)。Indene-F15的元素分析見表1，結(jié)果表明元素含量的實測值與其理論計算值十分 接近，說明這種受體材料的純度是比較高的，因此，對它進行的一系列表征是對受體材料本 身性質(zhì)的客觀反映。實施例16.制備基于實施例1受體材料茚富勒烯1 (Indene-Fl)的光伏器件在清洗干凈的導(dǎo)電玻璃(ITO)基底上涂覆一層30nm厚的聚(3，4_乙烯基二氧噻 吩))(PEDOT)/聚(苯乙烯磺酸鹽))(PSS)，其中PEDOT PSS的摩爾比為1 1。將聚 (3-己基噻吩)(P3HT)和實施例1得到的富勒烯受體材料Indene-Fl按重量比1 1溶于 氯苯中，得到溶液的濃度為10mg/mL，并將該溶液旋轉(zhuǎn)涂覆在PED0T:PSS膜上面用作活性 層，厚度為100nm，80°C加熱半小時。將Ca金屬蒸鍍到上述聚合物層上面，厚度為lOnm，將 Al金屬蒸鍍到Ca金屬層上面，厚度為150nm，得到光伏器件。制備基于實施例3、4、5、6、7、8、9、10和11得到的富勒烯衍生物受體材料的光伏器
件同上?；趯嵤├?富勒烯衍生物Indene-Fl為受體、P3HT為給體的光伏器件的I_V曲 線見圖3，此器件的開路電壓為0. 59V，短路電流為7. 83mA/cm2，填充因子為0. 40，能量轉(zhuǎn)化 效率為1. 84%?；趯嵤├?富勒烯衍生物Indene-F2為受體、P3HT為給體的光伏器件的I_V曲 線見圖3，此器件的開路電壓為0. 70V，短路電流為7. 24mA/cm2，填充因子為0. 34，能量轉(zhuǎn)化 效率為1. 71%。
權(quán)利要求
一類含茚富勒烯衍生物受體材料，其特征是，所述的含茚富勒烯衍生物具有以下結(jié)構(gòu)其中R1、R2、R3、R4、R5獨立的是氫原子，或是相同或不相同的C1～C20的烷基，或是相同或不相同的C1～C20的烷氧基；環(huán)F是60個、70個或84個碳原子的富勒烯；N的值是1或2。F2009100867114C0000011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一類含茚富勒烯衍生物受體材料，其特征是所述的C1 C2tl 的烷基為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙 基丁基、2-乙基丁基、1-丙基丁基、戊基、異戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、 1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、己基、異己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基 己基、5-甲基己基、2-乙基己基、庚基、異庚基、辛基、異辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷 基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基中 的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一類含茚富勒烯衍生物受體材料，其特征是所述的C1 C2tl 的烷氧基為甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、叔丁氧基、2-甲基丁氧 基、3-甲基丁氧基、1-乙基丁氧基、2-乙基丁氧基、1-丙基丁氧基、戊氧基、異戊氧基、2-甲 基戊氧基，3-甲基戊氧基、4-甲基戊氧基、1-乙基戊氧基、2-乙基戊氧基、3-乙基戊氧基、己 氧基、異己氧基、2-甲基己氧基、3-甲基己氧基、4-甲基己氧基、5-甲基己氧基、2-乙基己氧 基、庚氧基、異庚氧基、辛氧基、異辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷 氧基、十四烷氧基、十五烷氧基、十六烷氧基、十七烷氧基、十八烷氧基、十九烷氧基、二十烷 氧基中的一種。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項所述的一類含茚富勒烯衍生物受體材料的制備方 法，其特征是將富勒烯溶于鄰二氯苯中，加入1，3_ 二 R1-4-R2-5-R3-6-R4-7-R5-茚，其中1，3_ 二 R1-4-R2-5-R3-6-R4-7-R5-茚與富勒烯的摩爾比值為1 15，加熱至回流溫度回流反應(yīng) 2 24小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出沉淀物，將沉淀 物溶于有機溶劑中并吸附至硅膠上，用有機溶劑與石油醚的混合溶劑做淋洗劑，過硅膠柱 分離得到含茚富勒烯受體材料，其中淋洗劑中的有機溶劑與石油醚的體積比為1 100 1 0;RU R2、R3、R4、R5獨立的是氫原子，或是相同或不相同的C1 C2tl的烷基，或是相同或 不相同的C1-C2tl的烷氧基；富勒烯是60個、70個或84個碳原子的富勒烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是所述的C1 C2tl的烷基為甲基、乙基、 丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、 1-丙基丁基、戊基、異戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1-乙基戊基、2-乙基戊 基、3-乙基戊基、己基、異己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2-乙 基己基、庚基、異庚基、辛基、異辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、 十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是所述的C1 C2tl的烷氧基為甲氧基、乙 氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基、叔丁氧基、2-甲基丁氧基、3-甲基丁氧基、1-乙 基丁氧基、2-乙基丁氧基、1-丙基丁氧基、戊氧基、異戊氧基、2-甲基戊氧基，3-甲基戊氧 基、4-甲基戊氧基、1-乙基戊氧基、2-乙基戊氧基、3-乙基戊氧基、己氧基、異己氧基、2-甲 基己氧基、3-甲基己氧基、4-甲基己氧基、5-甲基己氧基、2-乙基己氧基、庚氧基、異庚氧 基、辛氧基、異辛氧基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基、十四烷氧基、 十五烷氧基、十六烷氧基、十七烷氧基、十八烷氧基、十九烷氧基、二十烷氧基中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是所述的將沉淀物溶于有機溶劑中，及淋 洗劑中的有機溶劑都是三氯甲烷、苯、甲苯、氯苯、鄰二氯苯中的一種。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項所述的一類含茚富勒烯衍生物受體材料的用途， 其特征是所述的含茚富勒烯衍生物受體材料能夠作為制備有機場效應(yīng)晶體管、聚合物太 陽能電池和有機光導(dǎo)體的材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及富勒烯衍生物受體材料，特別涉及一類具有良好溶解性能的含茚富勒烯衍生物受體材料及其制備方法和用途。將富勒烯溶于鄰二氯苯中，加入1，3-二R1-4-R2-5-R3-6-R4-7-R5-茚，其中1，3-二R1-4-R2-5-R3-6-R4-7-R5-茚與富勒烯的摩爾比值為1～15，加熱回流反應(yīng)2～24小時，冷卻至室溫；將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物加入到甲醇中，離心分離出沉淀物，將沉淀物溶于有機溶劑中并吸附至硅膠上，用有機溶劑與石油醚的混合溶劑做淋洗劑，過硅膠柱分離得到具有以下結(jié)構(gòu)的含茚富勒烯受體材料。本發(fā)明的含茚富勒烯衍生物受體材料可以應(yīng)用在有機場效應(yīng)晶體管、聚合物太陽能電池和有機光導(dǎo)體等領(lǐng)域。
文檔編號C09K11/06GK101928196SQ20091008671
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者何有軍, 張茂杰, 李永舫, 趙光金, 閔杰 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所