一种含硫的光电材料及其制备方法与流程

文档序号:14905232发布日期:2018-07-10 21:50阅读:202来源:国知局

本发明涉及光电材料制备技术领域,具体涉及一种含硫的光电材料及其制备方法。



背景技术:

当今世界经济主要是建立在以化石能源,如煤炭、石油和天然气等基础之上的,然而这些不可再生的化石能源都在不断的枯竭。进入21世纪以来,全球性的能源问题以及随之而来的环境污染和气候变暖等问题日益凸现和逐渐加剧。由于太阳能具有分布普遍和广阔,资源数量多、无污染、清洁、安全以及获取方便等突出优点,被认为是最有希望的可再生能源之一,因此近年来与光电材料有关的研究越来越备受人们的关注。

由于无机光电材料来源有限、价格昂贵、制备工艺复杂、成本太高等因素的限制,越来越多的研究集中在有机光电材料上。有机光电材料是一类具有光电转换功能的有机材料,它通常是具有大π共轭键的有机分子,被广泛的应用在oled(有机发光二级管)、ofet(场效应晶体管)和osc(太阳能电池)等光电器件中。它具有材料来源广泛、性质多样、种类繁多、容易加工、重量轻、成本低廉、安全环保、制作工艺简单、产品重量轻、可大面积柔性制备等传统无机材料所不能比拟的优势。同时它可以广泛应用在建筑、照明和发电等多种领域,具有重要的发展和应用前景,因此国内外众多的研究机构和企业等都给予了相当的关注和投入。

在众多的有机光电材料中,含硫原子的有机光电材料表现出了非常好的电荷传输性质,是最有价值和潜在优势的材料之一。含硫原子的有机光电材料一般都是通过噻吩环的形式引入硫原子的,噻吩环同苯环很相似,也有六个π电子,是富电子的芳香杂环。由于硫原子红移,芳香性减弱和噻吩单元之间π叠加增加共同作用的影响,此类小分子有较高的二阶极化率,具有很多良好的光电性质。

现在市面上含硫的光电材料经常使用在光电器件上,但是光电性质不理想,转化率效率低,制作成本高。



技术实现要素:

针对现有技术的不足,本发明提供了一种含硫的光电材料,具有光电性质优良,转化率效率高,制作成本低等优点。

为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:

一种含硫的光电材料,其分子结构通式为下述(i),式中r1选自异丙基或叔丁基,r2选自苯基或者环己基。

优选的,所述结构通式中的n为18-25的整数。

优选的,所述一种含硫的光电材料,其制备方法包括以下步骤:

a、将3-丁基噻吩和异丙基或叔丁基加入到有机溶剂中,其中3-丁基噻吩和异丙基或叔丁基摩尔比为1:2.3-2.8;反应温度为室温到回流,反应时间为11-15h,反应后,反应液冷却至温度为28℃,蒸馏,得到中间体产物a(式1),备用;

b、将噻吩甲醛和苯基或者环己基加入到有机溶剂中,其中噻吩甲醛和苯基或者环己基摩尔比为1.1:2.5-2.9;反应温度为室温到回流,反应时间为12-13h,反应后,反应液冷却至温度为28℃,蒸馏,得到中间体产物b(式2),备用;

c、将步骤a所得中间体产物a(式1)和步骤c所得中间体产物b(式2)置于流动相有机溶剂中,再加入催化剂;在氮气保护下,于室温下反应18-24h,然后将反应混合物过滤,滤液水洗,分离后,干燥有机相,脱出溶剂后,硅胶柱分离,柱分离流动相为二硫化碳与有机溶剂的混合溶剂,其体积比为1:1.8-2.6,得到中间体产物(式3);

d、将中间体产物(式3)溶于用氯仿和甲基氰的混合溶剂中,再加入氧化剂,其摩尔比为1:6.5-9.6,该反应混合物在30℃的环境下回流,反应时间为36-44h,反应后,反应液水洗,分离的有机相用无水硫酸钠干燥,脱出溶剂后,得到有机光电材料(式4)。

优选的,所述流动相有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯苯中的一种或者两种。

优选的,所述氧化剂为三氯化铁、高氯酸铁和六氟锑酸硝中的一种。

优选的,所述步骤d中反应液水洗时间为8-12h。

有益效果:

本发明制备的有机光电材料其结构中含有噻吩环,由于噻吩环是五元环结构,符合休克儿规则,具有适中的能带隙,较宽的光谱响应,较好的热稳定性和环境稳定性,有机光电材料光电性质优良,转化率效率高,制作成本低,优于现有常用oled器件。本发明还提供有机光电材料的制备方法,该制备方法简单、原料易得,能够满足工业化发展的需要。本发明的有机光电材料在oled发光器件中具有良好的应用效果,具有良好的产业化前景。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1:

为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:

一种含硫的光电材料,其分子结构通式为下述(i),式中r1选自异丙基或叔丁基,r2选自苯基或者环己基。

结构通式中的n为18的整数。

一种含硫的光电材料,其制备方法包括以下步骤:

a、将3-丁基噻吩和异丙基或叔丁基加入到有机溶剂中,其中3-丁基噻吩和异丙基或叔丁基摩尔比为1:2.3;反应温度为室温到回流,反应时间为11h,反应后,反应液冷却至温度为28℃,蒸馏,得到中间体产物a(式1),备用;

b、将噻吩甲醛和苯基或者环己基加入到有机溶剂中,其中噻吩甲醛和苯基或者环己基摩尔比为1.1:2.5;反应温度为室温到回流,反应时间为12h,反应后,反应液冷却至温度为28℃,蒸馏,得到中间体产物b(式2),备用;

c、将步骤a所得中间体产物a(式1)和步骤c所得中间体产物b(式2)置于流动相有机溶剂中,再加入催化剂;在氮气保护下,于室温下反应18h,然后将反应混合物过滤,滤液水洗,分离后,干燥有机相,脱出溶剂后,硅胶柱分离,柱分离流动相为二硫化碳与有机溶剂的混合溶剂,其体积比为1:2.2,得到中间体产物(式3);

d、将中间体产物(式3)溶于用氯仿和甲基氰的混合溶剂中,再加入氧化剂,其摩尔比为1:6.5,该反应混合物在30℃的环境下回流,反应时间为44h,反应后,反应液水洗,分离的有机相用无水硫酸钠干燥,脱出溶剂后,得到有机光电材料(式4)。

流动相有机溶剂为二氯甲烷。

氧化剂为三氯化铁。

步骤d中反应液水洗时间为8h。

实施例2:

一种含硫的光电材料,其分子结构通式为下述(i),式中r1选自异丙基或叔丁基,r2选自苯基或者环己基。

结构通式中的n为21的整数。

一种含硫的光电材料,其制备方法包括以下步骤:

a、将3-丁基噻吩和异丙基或叔丁基加入到有机溶剂中,其中3-丁基噻吩和异丙基或叔丁基摩尔比为1:2.5;反应温度为室温到回流,反应时间为13h,反应后,反应液冷却至温度为28℃,蒸馏,得到中间体产物a(式1),备用;

b、将噻吩甲醛和苯基或者环己基加入到有机溶剂中,其中噻吩甲醛和苯基或者环己基摩尔比为1.1:2.7;反应温度为室温到回流,反应时间为12.5h,反应后,反应液冷却至温度为28℃,蒸馏,得到中间体产物b(式2),备用;

c、将步骤a所得中间体产物a(式1)和步骤c所得中间体产物b(式2)置于流动相有机溶剂中,再加入催化剂;在氮气保护下,于室温下反应21h,然后将反应混合物过滤,滤液水洗,分离后,干燥有机相,脱出溶剂后,硅胶柱分离,柱分离流动相为二硫化碳与有机溶剂的混合溶剂,其体积比为1:1.8,得到中间体产物(式3);

d、将中间体产物(式3)溶于用氯仿和甲基氰的混合溶剂中,再加入氧化剂,其摩尔比为1:8.2,该反应混合物在30℃的环境下回流,反应时间为41h,反应后,反应液水洗,分离的有机相用无水硫酸钠干燥,脱出溶剂后,得到有机光电材料(式4)。

流动相有机溶剂为三氯甲烷和四氯化碳。

氧化剂为高氯酸铁。

步骤d中反应液水洗时间为10h。

实施例3:

一种含硫的光电材料,其分子结构通式为下述(i),式中r1选自异丙基或叔丁基,r2选自苯基或者环己基。

结构通式中的n为25的整数。

一种含硫的光电材料,其制备方法包括以下步骤:

a、将3-丁基噻吩和异丙基或叔丁基加入到有机溶剂中,其中3-丁基噻吩和异丙基或叔丁基摩尔比为1:2.8;反应温度为室温到回流,反应时间为15h,反应后,反应液冷却至温度为28℃,蒸馏,得到中间体产物a(式1),备用;

b、将噻吩甲醛和苯基或者环己基加入到有机溶剂中,其中噻吩甲醛和苯基或者环己基摩尔比为1.1:2.9;反应温度为室温到回流,反应时间为13h,反应后,反应液冷却至温度为28℃,蒸馏,得到中间体产物b(式2),备用;

c、将步骤a所得中间体产物a(式1)和步骤c所得中间体产物b(式2)置于流动相有机溶剂中,再加入催化剂;在氮气保护下,于室温下反应24h,然后将反应混合物过滤,滤液水洗,分离后,干燥有机相,脱出溶剂后,硅胶柱分离,柱分离流动相为二硫化碳与有机溶剂的混合溶剂,其体积比为1:2.6,得到中间体产物(式3);

d、将中间体产物(式3)溶于用氯仿和甲基氰的混合溶剂中,再加入氧化剂,其摩尔比为1:9.6,该反应混合物在30℃的环境下回流,反应时间为36h,反应后,反应液水洗,分离的有机相用无水硫酸钠干燥,脱出溶剂后,得到有机光电材料(式4)。

流动相有机溶剂为二氯甲烷和氯苯。

氧化剂为六氟锑酸硝。

步骤d中反应液水洗时间为12h。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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