芴基风车格子及其制备和应用方法技术

本发明专利技术涉及一类芴基风车格子及其制备和应用方法，属于有机分子材料与光电高新技术领域。该类芴基风车格子是以芴基小分子为单体的环状寡聚物，具体通式结构如下：该类材料具有以下特点：(1)芴基风车格子表现兼有孔与半导体光电特征；(2)原料廉价、易得，反应条件温和、容易操作；(3)具有纳米材料优良的机械特性；(4)具有较好的溶解度，方便进行纳米薄膜或纤维化加工；(5)刚性骨架具有高玻璃化转变温度、高热学、电化学稳定性、光谱稳定性等优点。因此，芴基风车格子有希望成为新一代实用有机小分子光电材料，这类芴基风车格子在有机电子、自旋电子、光电子、机械电子以及纳米生物等领域具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机半导体材料
，具体涉及可溶环状芴基风车格子及其制备合成方法，并涉及这些材料在有机电存储、有机电致发光、有机光致发光、光伏电池、有机非线性光学、传感和有机激光等领域的应用。
技术介绍
自1987年美国柯达公司邓青云博士研究小组[Tang,C.W.；VanSlyke,S.A.Appl.Phys.Lett.1987,51,913.]和1990年英国剑桥大学Burroughes等人[Burroughes,J.H.；Bradley,D.D.C.；Brown,A.B.；Marks,R.N.；Mackay,K.；Friend,R.H.；Burn,P.L.；Holmes,A.B.Nature1990,347,539.]分别发表了以有机和聚合物荧光材料制成薄膜型有机电致发光器件(OrganicLight-emittingDiodes)和聚合物发光二极管(PolymericLight-emittingDiodes)以来，有机平板显示被认为是继液晶显示之后的又一代市场化的显示产品。与此同时，其他有机光电领域也发生着巨大的技术变革，包括有机场效应晶体管、有机太阳能电池、非线性光学、光电传感和激光等。有机塑料电子产品的优势在于材料制备成本低、器件制备工艺简单、可制备柔性和大面积器件。因此，越老越多的国内外科学工作者对开发具有实用性的市场潜力新型有机光电功能材料都极为关注。到目前为止，开发新型高度稳定的载流子传输或捕获材料以及发光材料成为提高有机电子、光子、电光以及光电器件效率和寿命关键因素。由于环状芴基风车格子是一类孔状材料，具有独特光电物理化学性质，如比表面积大，介电常数低，导电率低和特殊光电化学和物理性能等，使得其在气体吸附、化学分离、多相催化和传感等领域具有良好的应用前景而备受关注。如何制备不同孔径尺寸大小、结构规整、性能优良的可溶性有机孔状化合物是该领域的热门课题。此前，基于芴基的孔状化合物其孔径尺寸单一，光电应用方面研究不够深入。鉴于以上光电材料和芴基的孔状化合物目前存在的问题，本文制备得到了一类新型结构的芴基的孔状化合物即芴基风车格子，提出了这类结构规整、性能优良的可溶芴基风车格子的制备方法。这类孔状芴基风车格子具有较大的比表面积、良好的溶解性以及热、电化学和光谱稳定性，并且可以通过调节芴基风车格子的电子能级来调控其吸收光谱和发光光谱，是一类非常具有应用前景的有机光电功能材料。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于开发一类芴基风车格子及其制备和应用方法，提出了这类结构规整、性能优良的可溶性环状芴基风车格子的制备方法。此外，指出了该类半导体材料在有机场效应晶体管存储器、有机发光二极管、有机太阳能电池和爆炸物检测等光电领域的应用。技术方案：本专利技术的一类芴基风车格子，该风车格子是基于芴或氮杂芴并具有刚性几何结构，其结构如结构通式I：式中：W为C或N，n为1～10的自然数，Ar1为以下结构中的一种：Ar2为以下结构中的一种：以上各式中R1-R9为氢或具有1至22个碳原子的直链、支链或者环状烷基链或其烷氧基；X原子为O，S或Se。所述的芴基风车格子的制备方法是：反应路线通式Ⅰ中的芴基叔醇通过酸催化的傅-克反应，自身合环得到芴基风车格子，其反应路线通式Ⅰ为：式中：W为C或N，n为1～10的自然数，Ar1为以下结构中的一种：Ar2为以下结构中的一种：以上各式中R1-R9为氢或具有1至22个碳原子的直链、支链或者环状烷基链或其烷氧基；X原子为O，S或Se。所述的芴基风车格子应用于有机发光二极管，其中发光二极管器件的结构为透明阳极/发光层/电子注入层/阴极，其中，发光层由主体材料与掺杂客体组成，芴基风车格子作为主体材料或客体材料。所述的芴基风车格子应用于信息存储器件，其中存储器件的结构低栅顶接触，顺序可以为基底、栅极、遂穿层、有机半导体、源极和漏极，其中芴基风车格子作为介电层，通过真空蒸镀、溶液旋涂或喷墨打印方式制备。所述的芴基风车格子应用于检测，芴基风车格子具有孔状特征、大的比表面积和丰富的光电性质，使得爆炸物分子很容易被吸附到材料上，进而通过该材料光谱的变化证明爆炸物的存在。有益效果：通过核磁共振氢谱和碳谱(1HNMR、13CNMR)、飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)等表征芴基风车格子的结构。通过热重分析和差热分析测试了材料的热稳定性，通过循环伏安法表征了它们的电化学性质，通过薄膜高温退火的方式测试了材料的光谱稳定性，通过测试材料在有爆炸物存在的情况下测试荧光光谱的变化测定了这种材料对爆炸物存在识别的灵敏度。通过以上手段对芴基风车格子的测试，其结果表明该类芴基风车格子很好的热稳定性，较高的玻璃化转变温度，良好的电化学稳定性和光谱稳定性。该类聚合物格子材料具有可调的带隙和分子内堆积作用，可以作为高效的主体材料、空穴传输材料或电子传输材料。该类芴基风车格子的大的比表面积、可调孔径和溶液加工的特点可以用于主客体化学和有机场效应晶体管存储器；该类芴基风车格子对爆炸物的存在很敏感而且光谱稳定可以作为光传感材料。该芴基风车格子也可以应用于传感、有机电致发光、有机光致发光、有机光伏电池、有机非线性光学和有机激光等领域。本专利技术的主要优点在于：(1)芴基风车格子是由傅-克反应合环制备得到，条件温和，操作简单，毒性小，成本低；芴基风车格子其结构规整、分子和孔径尺寸可调、较大刚性、溶解性好，电子能级可调，便于溶液加工，拓展材料的应用范围。(2)芴基风车格子具有良好的光谱、热和电化学稳定性；(3)芴基风车格子作为电介体材料在有机晶体管中具有优良的双极性存储性能，如大的存储窗口和存储开关比、较低的操作电压和存储寿命。(4)芴基风车格子对爆炸物分子比较敏感，可用来检测爆炸物；(5)芴基风车格子的孔结构可以与电子给体或电子受体进行主客体相互作用，在有机光电子器件中能够有效地调控给体与受体的相分离。附图说明图1芴基风车格子I的核磁氢谱，图2芴基风车格子I的飞行时间质谱图，图3芴基风车格子I在二氯甲烷中的紫外吸收和荧光发射光谱，图4芴基风车格子I作为电介体层的有机晶体管存储器的正向写入与擦除曲线。图5芴基风车格子I作为电介体层的有机晶体管存储器的负向写入与擦除曲线。具体实施方式本专利技术的一类芴基风车格子具有刚性几何结构，其特征在于该风车格子是基于芴或氮杂芴并具有刚性几何结构，其结构如结构通式I：式中：W本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类芴基风车格子，其特征在于该风车格子是基于芴或氮杂芴并具有刚性几何结构，其结构如结构通式I：式中：W为C或N，n为1～10的自然数，Ar1为以下结构中的一种：Ar2为以下结构中的一种：以上各式中R1‑R9为氢或具有1至22个碳原子的直链、支链或者环状烷基链或其烷氧基；X原子为O，S或Se。

【技术特征摘要】
1.一类芴基风车格子，其特征在于该风车格子是基于芴或氮杂芴并具有刚
性几何结构，其结构如结构通式I：
式中：W为C或N，n为1～10的自然数，Ar1为以下结构中的一种：
Ar2为以下结构中的一种：
以上各式中R1-R9为氢或具有1至22个碳原子的直链、支链或者环状烷基链或
其烷氧基；X原子为O，S或Se。
2.一种如权利要求1所述的芴基风车格子的制备方法，其特征在于该制备
方法是：反应路线通式Ⅰ中的芴基叔醇通过酸催化的傅-克反应，自身合环得到
芴基风车格子，其反应路线通式Ⅰ为：
式中：W为C或N，n为1～10的自然数，Ar1为以下结构中的一种：
Ar2为以下结构中的一种：
以上各式中R1-R9为氢或具有1至22个碳原子的直链、支链或者环状烷基链或
其烷氧基；X原子为O，S或Se。
3.一种如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：解令海，冯全友，刘辉，魏颖，郭丰宁，李亚彬，常永正，仪明东，黄维，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32