富勒烯衍生物以及它们在有机光伏中的应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105646561A(43)申请公布日2016.06.08(21)申请号201510472275.XC07F7/08(2006.01)(2014.01)(22)申请日2015.08.04C09D11/03H01L51/46(2006.01)(30)优先权数据61/999,8702014.08.08US62/230,4082015.06.05US14/799,5682015.07.14US(71)申请人纳米及先进材料研发院有限公司地址中国香港新界(72)发明人黄永梁梁励图张良周志美朱浩君赖丽芬何国强(74)专利代理机构北京派特恩知识产权代理有限公司11270代理人武晨燕迟姗(51)Int.Cl.C07F7/18(2006.01)权利要求书6页说明书7页附图3页(54)发明名称富勒烯衍生物以及它们在有机光伏中的应用(57)摘要本发明涉及新颖的结构式1a-d、2及3的富勒烯衍生物：合成所述衍生物的方法，以及其在有机光伏(例如，有机太阳能电池)中的应用。具体地讲，本发明的富勒烯衍生物可溶于非卤代溶剂，由此提供环保且低成本的太阳能电池工业化制造方法。还提供一种用于在有机光伏的衬底上形成薄膜的墨水制剂，其包含至少一种本发明的富勒烯衍生物。在本发明中可实现基于本发明的富勒烯衍生物的有机太阳能电池(面积＝0.16cm2)大于3％的能量转换效率，具有较少污染及较低制造成本。CN105646561ACN105646561A权利要求书1/6页1.一种富勒烯衍生物，其具有结构式1a-d：其中R1、R2和R3分别可为自由氢、烷基、被取代的烷基、烷氧基、及被取代的烷氧基；n可为0或1。2.根据权利要求1所述的富勒烯衍生物，其中所述衍生物具有以下结构式1a：3.根据权利要求1所述的富勒烯衍生物，其中所述衍生物具有以下结构式1b：4.根据权利要求1所述的富勒烯衍生物，其中所述衍生物具有以下结构式1c：5.根据权利要求1所述的富勒烯衍生物，其中所述衍生物具有以下结构式1d：6.根据权利要求1所述的富勒烯衍生物，其中所述衍生物侧链的酯基可被芳基替代，并且所述酯基被芳基替代的所述衍生物的结构式如下：2CN105646561A权利要求书2/6页其中Ar可为芳基或被取代的芳基；R1、R2和R3可分别为自由氢、烷基、芳基、被取代的烷基、烷氧基、及被取代的烷氧基。7.根据权利要求6所述的富勒烯衍生物，其中所述芳基或被取代的芳基包括以下结构式中的一种：其中X可为F、Cl、或CN；其中m=1、2、或3；n=0至6；其中m=1、2、或3；n=0至6；或其中n=0至6。8.根据权利要求6所述的富勒烯衍生物，其中所述的富勒烯衍生物包括以下结构式中任一种的化合物：9.根据权利要求1所述的富勒烯衍生物，其中酯基及甲硅烷基可分别被芳基和胺基替代，并且酯基及甲硅烷基分别被芳基及胺基替代的所述衍生物的结构式如下：其中Ar可为芳基或被取代的芳基；R1和R2可分别为自由氢、烷基、被取代的烷基、烷氧基、及被取代的烷氧基，其中所述R1和R2也可为上述任一者的环基。10.根据权利要求9所述的富勒烯衍生物，其中R1和R2的所述环基包括以下结构式中的3CN105646561A权利要求书3/6页一种：11.一种合成根据权利要求1所述的富勒烯衍生物的方法，所述方法包括：a)在三氯化铁(56mmol)和1,1,2,2-四氯乙烷(TCE)(100mL)存在下，在室温(r.t.)使富勒烯(2.8mmol)与2,6-二甲基苯甲酸(28mmol)反应5小时以得到结构式1的中间物：b)在4-(二甲氨基)吡啶(0.2mmol)和吡啶(60mL)存在下，在室温(r.t.)使所述的结构式1中间物(1.0mmol)与具有以下通式的相应的氯甲硅烷试剂(20mmol)反应一天：以得到结构式1a-d化合物：其中R1、R2和R3可分别为自由氢、烷基、被取代的烷基、烷氧基、及被取代的烷氧基；n可为0或1。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述的氯甲硅烷试剂包括氯二甲基苯基硅烷、(氯甲基)二甲基苯基硅烷、正丁基二甲基氯硅烷、和叔丁基氯二甲基硅烷。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述的结构式1a-d化合物收率约为50%、每批制备可获得不少于500mg。4CN105646561A权利要求书4/6页14.一种合成根据权利要求6所述的富勒烯衍生物的方法，所述方法包括：a)使富勒烯(1.0mmol)与芳基肼盐酸盐(2.0mmol)和亚硝酸钠(3.0mmol)在甲苯(300mL)-H2O(30mL)中反应以形成结构式2’中间物：b)在4-(二甲氨基)吡啶(0.2mmol)和吡啶(60mL)存在下，在室温使所述的结构式2’中间物(1.0mmol)与具有以下结构式的氯硅