用于制备轴向氟化酞菁的方法和它们在光伏应用中的用途技术

公开了一种制备轴向氟化金属酞菁的方法以及该轴向氟化金属酞菁在光伏应用中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年10月31日提交的美国临时申请第61/898226号的的权益。所引申请的内容通过引用并入本文。专利技术背景A.
本专利技术一般涉及轴向氟化酞菁的制备方法和它们在光伏应用中的用途。B.
技术介绍
氟化氢(HF)气体和氢氟酸在包括氟化酞菁制备(见US2227628)的广泛的应用中是氟或氟化物的主要工业来源。原因是这些化合物的高酸性性质使得化学反应更有效的发生。然而，使用它们的不利方面在于它们是高腐蚀性的，这对用于这类生产工艺的设备提出了重大腐蚀挑战。使问题变复杂的是，HF比空气轻并且可以轻易的穿过多孔物质而扩散。另外，HF和盐酸对人体组织都是高腐蚀的，且两者都具有急性和慢性的毒性，这也使得目前的生产工艺变复杂。虽然已经进行了使用其他酸类的尝试，这些尝试也都遭遇相似的问题—酸类通常本质上是腐蚀性的。更进一步地，在很大程度上由于氟的高电负性性质，HF和氢氟酸在这样的反应中作为副产物而产生，由此提出了与上述那些相类似的挑战。专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备轴向氟化金属酞菁的方法，所述方法包括：(a)获得包含非质子氟化物、溶剂和具有以下结构的化合物的组合物：XmYn—MPc；以及(b)加热所述组合物足够的时间以制备具有以下结构的轴向氟化金属酞菁：FmYn—MPc，其中，X和Y各自独立地是Cl、Br、I或–OH，m是1或2，n是0或1，M是三价或四价的金属，Pc是酞菁。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.31 US 61/898,2261.一种制备轴向氟化金属酞菁的方法，所述方法包括：
(a)获得包含非质子氟化物、溶剂和具有以下结构的化合物的组合物：
XmYn—MPc；以及
(b)加热所述组合物足够的时间以制备具有以下结构的轴向氟化金属酞
菁：
FmYn—MPc，
其中，
X和Y各自独立地是Cl、Br、I或–OH，
m是1或2，
n是0或1，
M是三价或四价的金属，
Pc是酞菁。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述非质子氟化物具有以下结构：
Z(F)o，
其中，Z是第I族或第II族金属、四烷基铵离子或四烷基离子，o
是1或2。
3.根据权利要求2所述的方法，其中Z是第I族金属，其选自Cs、Rb、
K、Na或Li，或更优选Cs、Rb或K。
4.根据权利要求2所述的方法，其中Z是第II族金属，其选自Ba、Sr、
Ca、Mg或Be，或更优选Ba、Sr或Ca。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中X是Cl，m是1或2，
n是0。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中m是1，n是1。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中M是选自Al、Ga或
In的第III族金属。
8.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中M是选自Si、Ge或
Sn的第IV族金属。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中所制备的轴向氟化金
属酞菁具有以下结构：
其中
R1、R2、R3和R4各自独立地是氢、烃或卤素，
p是0到4的整数。
10.根据权利要求9所述的方法，其中R1到R4各自独立地是经取代或

\t未经取代的烃。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述烃是甲基、乙基、丙基、异
丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基。
12.根据权利要求9所述的方法，其中R1到R4各自独立地是选自F、
Cl、Br或I的卤素。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其中所述组合物还包含
螯合剂。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述螯合剂是二醇、二醇单醚、
二醇双醚、聚乙二醇、聚乙二醇单醚、聚乙二醇双醚或冠醚。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述冠醚是18-冠-6或二环己基
-18-冠-6、二苯并-18-冠-6、15-冠-5、12-冠-4、苯并-15-冠-5、苯并-18-冠-6、
4′-氨基苯并-18-冠-6、4′-硝基苯并-15-冠-5、或其类似物。
16.根据权利要求1到15中任一项所述的方法，其中所述非质子氟化物
和具有结构XmYn—MPc的化合物各自部分地或全部地溶解于所述组合物中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述螯合剂部分地或全部地溶解
于所述组合物中。
18.根据权利要求1到17中任一项所述的方法，其中所述溶剂是非质子
溶剂。
19.根据权利要求18所述的方法，其中极性非质子溶剂是二氯甲烷
(DCM)、四氢呋喃(THF)、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯
(及其类似物)、丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈(MeCN)、苯甲腈、硝
基甲烷、二甲基亚砜(DMSO)、碳酸亚丙酯、或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、
环丁砜(四亚甲基砜、2,3,4,5-四氢噻吩-1,1-二氧化物)、六甲基磷酰胺(HMPA)、
甲基乙基酮、甲基异丁基酮、苯乙酮、苯甲酮、或其类似物、或其任意组合。
20.根据权利要求1到19中任一项所述的方法，其中将所述组合物加热
至30℃至250℃的温度持续1至600分钟。
21.根据权利要求1到20中任一项所述的方法，其中步骤(a)中的所

\t述组合物包含0.5重量％至45重量％的非质子氟化物和0.1重量％至50重量％
的具有结构XmYn—MPc的化合物。
22.根据权利要求1到21中任一项所述的方法，其还包括纯化或分离所
制备的化合物。
23.根据权利要求22所述的方法，其中化合物通过过滤、沉淀、蒸汽蒸
馏、蒸馏蒸发、升华、离心、倾析或类似手段进行纯化或分离。
24.根据权利要求24所述的方法，其中经纯化或经分离的化合物是干燥
或粉末形式的。
25.根据权利要求1到24中任一项所述的方法，其中用掺杂剂改性所制
备的化合物以增强其p-型或n-型特性。
26.根据权利要求1到25中任一项所述的方法，其中所制备的轴向氟化
金属酞菁是半导体。
27.根据权利要求1到26中任一项所述的方法，其中步骤(a)中的所
述组合物不包含质子化合物、或不包含质子氟化物、或不包含酸。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述质子氟化物是氟化氢。
29.根据权利要求1到28中任一项所述的方法，其中所述方法不产生作
为副产物的氟化氢或氢氟酸，或仅产生痕量的所述氟化氢或氢氟酸。
30.一种包含光活性层的光伏电池，所述光活性层包含轴向氟化金属酞
菁。
31.根据权利要求30所述的光伏电池，其中所述轴向氟化金属酞菁由根
据权利要求1到30中任一项所述的方法制备。
32.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·P·本德，伯努瓦·H·莱萨德，特雷弗·M·格兰特，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL