一种含氟化合物的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种含氟化合物的制备方法及其应用，涉及钙钛矿材料添加剂技术领域。制备方法如下：在干燥容器中加入萘硼酸、碳酸钾和双(三苯基膦)氯化钯，将容器抽至真空状态后充入氮气，再将苯乙炔、九氟

【技术实现步骤摘要】
一种含氟化合物的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及钙钛矿材料添加剂
，具体涉及一种含氟化合物的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]有机
‑
无机金属卤化物钙钛矿材料由于具有带隙可调、载流子扩散长度长、载流子寿命长、吸收系数高等特点，使其在光伏材料领域具有广阔的应用前景。在过去十年钙钛矿太阳能电池(PSCs)的发展过程中，其功率转换效率(PC E)从3.8％跃升至25.7％，然而，钙钛矿材料在光照和潮湿条件下仍然存在性能不稳定的问题，钙钛矿中的A位有机胺阳离子容易与水分子结合，从而从钙钛矿的晶格结构中解离；此外，钙钛矿膜中的碘离子在光照下发生迁移，使I
‑
倾向于I2，导致钙钛矿降解。为了提高钙钛矿性能的稳定性，目前正在研究能与钙钛矿材料形成相互作用的各种官能团的添加剂，以防止阳离子和阴离子的迁移。为解决上述问题，提升钙钛矿材料的性能，本专利技术提供了一种含氟化合物的制备方法及其应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种含氟化合物的制备方法及其应用，制得的含氟化合物与钙钛矿材料之间有良好的兼容性，将其作为添加剂应用于钙钛矿材料中，能够提高钙钛矿薄膜和器件的性能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种含氟化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0005]S1、在干燥的容器中加入萘硼酸、碳酸钾和双(三苯基膦)氯化钯，将容器抽至真空状态后充入氮气，再将苯乙炔、九氟
‑4‑
碘代丁烷加入容器中，然后将二氯甲烷和蒸馏水加入容器中，加热溶解反应；
[0006]S2、对得到的反应混合物进行萃取干燥，除去萃取溶剂后得到粗产物，再对粗产物进行分离提纯，分离出最终产物含氟化合物；
[0007]其中，合成路线如下：
[0008][0009]优选的，所述步骤S1中萘硼酸、苯乙炔与九氟
‑4‑
碘代丁烷的摩尔用量比为13:10:20。
[0010]优选的，所述步骤S1中加热至50℃溶解，并在该温度条件下反应12h。
[0011]优选的，所述步骤S2中萃取干燥操作为：用二氯甲烷和水对反应产物进行萃取，合并有机层后用无水硫酸镁干燥。
[0012]优选的，所述步骤S2中利用旋转蒸发仪除去萃取溶剂得到粗产物，粗产物用柱层析分离法提纯，其中所用洗脱剂为正己烷/二氯甲烷的混合溶剂。
[0013]制备方法所制得的含氟化合物在钙钛矿材料中的应用。
[0014]因此，本专利技术提供了一种含氟化合物的制备方法及其应用，具体有益效果如下：
[0015](1)本专利技术制备的含氟化合物与钙钛矿材料之间有良好的兼容性，不会有杂相生成；
[0016](2)将含氟化合物作为添加剂应用于钙钛矿材料中，可以抑制离子的迁移和损失，降低钙钛矿晶界处缺陷态密度，延长载流子寿命，提高电荷传输效率；
[0017](3)将含氟化合物作为添加剂应用于钙钛矿材料中，能促进钙钛矿的成核和生长，提高钙钛矿薄膜的质量和形貌。
[0018]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0019]图1是本专利技术所制得的含氟化合物在氘代氯仿中的1HNMR氢谱图，其中溶剂峰用星号*标注；
[0020]图2是本专利技术所制得的含氟化合物在氘代氯仿中的
13
CNMR碳谱图，其中溶剂峰用星号*标注；
[0021]图3是本专利技术所制得的含氟化合物的高分辨率质谱图；
[0022]图4是掺杂不同浓度含氟化合物的钙钛矿薄膜的XRD(X射线衍射)图；
[0023]图5是掺杂不同浓度的含氟化合物的钙钛矿薄膜的J
‑
V(电流密度
‑
电压)曲线图；
[0024]图6是掺杂不同浓度含氟化合物的钙钛矿薄膜的PL(光致发光)光谱图；
[0025]图7是掺杂不同浓度含氟化合物的钙钛矿薄膜的TRPL(时间分辨光致发光)光谱图；
[0026]图8是掺杂不同浓度含氟化合物的钙钛矿薄膜的SEM(扫描电子显微镜)图像对比图，A为无掺杂的钙钛矿薄膜；B为掺杂2mg/mL的含氟化合物的钙钛矿薄膜；C为掺杂4mg/mL含氟化合物的钙钛矿薄膜；D为掺杂6mg/mL含氟化合物的钙钛矿薄膜。
具体实施方式
[0027]以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例
[0029]本专利技术提供了一种含氟化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0030]S1、在干燥的Schlenk管中加入3.9mmol的萘硼酸、6mmol的碳酸钾和0.12mmol的双(三苯基膦)氯化钯，使用真空泵将Schlenk管抽至真空状态后再充入氮气，反复操作三次；然后将3mmol的苯乙炔和6mmol的九氟
‑4‑
碘代丁烷加入Schlenk管中，再用注射器将12.5mL的二氯甲烷和2.5mL的蒸馏水依次注入Schlenk管中，加热至50℃溶解，并在该温度条件下搅拌反应12小时后，反应结束；
[0031]S2、对得到的反应混合物用二氯甲烷和水萃取，合并有机层后用无水硫酸镁对其进行干燥，然后利用旋转蒸发仪将萃取溶剂除去，得到反应粗产物；最后利用柱层析分离法对粗产物进行提纯，洗脱剂为正己烷/二氯甲烷混合物，分离出最终产物含氟化合物，产率
为88％。
[0032]如图1、图2和图3所示，图1表征了结构中不同的氢原子，不同位置的氢出现的位置不同，双键上的氢原子的峰为特征峰，出现在6.2ppm左右，裂分为了三个峰，其余的氢原子全部为苯环上的氢原子，峰出现在7ppm左右；图2表征了结构中不同的碳原子，不同位置的碳原子出现的位置不同；图三表征的是化合物的相对分子质量，化合物的分子式是C
22
H
13
F9，相对分子质量为448.09，与图3一致。图1、图2和图3足以说明化合物的结构准确。
[0033]利用上述实施例所制得的含氟化合物作为添加剂制备溶液，并将其旋涂在钙钛矿基片表面，形成薄膜，对钙钛矿薄膜进行性能测试。具体方法为：
[0034]1、制备溶液得到电子传输层
[0035]将二氧化锡水凝胶用去离子水稀释6倍，然后掺杂3mg/mL的氯化钾溶液得溶液I；将溶液I预加热至60℃后以5000rmp的转速旋涂20s至基片上，并立刻放置于已经加热至160℃的加热台上进行30min退火，退火结束后随炉降温，臭氧处理15min。
[0036]2、制备溶液得到钙钛矿层
[0037]使用100uL的二甲基亚砜和900uL的N,N
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二甲基甲酰胺作为溶剂，配置浓度为0.693g/mL的碘化铅溶液；使用1000uL异丙醇作为溶剂，加入0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在干燥的容器中加入萘硼酸、碳酸钾和双(三苯基膦)氯化钯，将容器抽至真空状态后充入氮气，再将苯乙炔、九氟
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碘代丁烷加入容器中，然后将二氯甲烷和蒸馏水加入容器中，加热溶解反应；S2、对得到的反应混合物进行萃取干燥，除去萃取溶剂后得到粗产物，再对粗产物进行分离提纯，分离出最终产物含氟化合物；其中，合成路线如下：2.根据权利要求1所述的一种含氟化合物的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中萘硼酸、苯乙炔与九氟
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碘代丁烷的摩尔用量比为13:10:20。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：高青青，王鸿宇，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：