苝單酰亞胺類有機太陽能電池受體材料的設(shè)計、合成與應(yīng)用.pdf

1、苝二酰亞胺（PDI）是一類優(yōu)異的電子受體材料，在有機光電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。苝單酰亞胺（PMI）與 P DI具有相似的光化學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)，然而PMI在有機太陽能電池領(lǐng)域中應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于苝二酰亞胺。一個重要的原因在于PMI溶解性差，合成修飾困難，因此急需開發(fā)一個高效合成修飾PMI的方法。
　　本研究從商品化的原料6-十一烷酮和苝四甲酸酐出發(fā)，開發(fā)了一種高效的合成修飾PMI的方法，合成了關(guān)鍵的中間體溴化的PMI(PMI-Br)。PM

2、I-Br具有較短的側(cè)鏈，利于載流子的傳輸，同時具有良好的溶解性和活性位點 Br原子，可以方便地用于有機半導(dǎo)體的構(gòu)建。PMI-Br的具體合成路線如下：從6-十一烷酮出發(fā)，通過肟的合成、還原制胺、縮合反應(yīng)、水解、脫羧、烷基化、溴化7步反應(yīng)合成，優(yōu)化反應(yīng)條件后，每一步的產(chǎn)率都在90％以上，總產(chǎn)率高達(dá)61%,實現(xiàn)了十克級的制備。
　　以PMI-Br為重要的中間體，通過引入不同的給體單元，合成了8個具有受體-給體-受體（A-D-A）結(jié)構(gòu)的電

3、子受體材料。對這8個受體材料進(jìn)行了光學(xué)、電化學(xué)性質(zhì)，成膜性及太陽能電池性質(zhì)的研究。發(fā)現(xiàn)這些受體材料在400-600 nm范圍內(nèi)具有強烈的吸收，最大摩爾消光系數(shù)高于68500 M-1 cm-1。LUMO能級位于-3.67~-3.76 eV之間，低的LUMO能級表明他們有很強的電子接收能力。其均方根（RMS）粗糙度在0.785~1.28 nm之間，展現(xiàn)了良好的成膜性。分別以PCE10為給體材料制成的體相異質(zhì)結(jié)太陽能電池中，光電轉(zhuǎn)化效率最高達(dá)