【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机半导体材料领域。涉及一类萘二酰亚胺化合物及制备方法与应用；具体而言，本专利技术涉及一种用作n型半导体材料化合物的制备方法，以及包含所述化合物的光电器件。
技术介绍
1、目前，有机太阳能电池(osc)光电转化效率(pce)超过19％，凭借柔性、低成本、可大面积印刷等优点，在建筑一体化、可穿戴电子设备等领域展现出巨大的应用潜力。众所周知，osc商业化的基本要求是要求器件兼具高效率和良好稳定性。许多研究表明，通常反向结构的器件具有更好的稳定性，并且与卷到卷印刷工业更加兼容。电子传输层(etl)在反向结构器件的制造中起着至关重要的作用。溶胶-凝胶法制备的氧化锌(zno)，具有高电子迁移率和简单的制备过程，作为电子传输层(etl)材料在反向osc中得到了广泛的应用。但这种材料在工业化生产中存在挑战性的问题是，一方面其紫外光诱导下对活性层组分的催化分解作用，会导致osc稳定性的降低，另一方面其需要高温(一般为200℃)的后处理，一般柔性基板的耐热温度不超过120℃，因此极大地限制了其在柔性器件和osc卷对卷制造中的应用。氧化锌纳米颗粒(zno nps)，二氧化锡纳米颗粒(sno2 nps)可以在相对较低的温度下制备和处理，非常适用于低成本、柔性、大面积器件的制备。然而，由于氧化锌纳米颗粒表面缺陷，基于zno nps的osc通常表现出比使用溶胶-凝胶zno器件更低的效率。此外，zno nps很容易在加工后的溶液中聚集，导致较差的储存稳定性。
技术实现思路
1、本公开提供了具有如
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一类聚乙二醇取代的萘二酰亚胺化合物，具有通式(i)的结构：
4、
5、其中，一类聚乙二醇取代的萘二酰亚胺化合物及制备方法与应用r1、r2、r3、r4为各自独立被氢、卤素或c1-c12烷基任意取代；
6、a1和a2各自独立地选自氢、羧酸基团、磷酸基团，并且a1和a2不同时为氢；n为1至5的自然数，优选为3至4的自然数。
7、所述的萘二酰亚胺化合物，a1和a2各自独立地选自：-cooh和h。
8、所述的萘二酰亚胺化合物，优选通式(i)包括式(i)～式(4)的任意一种化合物；式(1)聚乙二醇取代的萘二酰亚胺(ndi)的单羧酸类衍生化合物；
9、式(2)聚乙二醇取代的萘二酰亚胺(ndi)的二羧酸类衍生化合物；
10、式(3)聚乙二醇取代的萘二酰亚胺(ndi)的单磷酸类衍生化合物；
11、式(4)聚乙二醇取代的萘二酰亚胺(ndi)的二磷酸类衍生化合物；
12、
13、其中，
14、r1、r2、r3、r4各自独立被氢、卤素或c1-c12烷基任意取代；
15、a1和a2各自独立地选自氢、羧酸基团、磷酸基团，并且a1和a2不同时为氢；
16、n为1至5的自然数，优选为3至4的自然数。
17、所述的萘二酰亚胺化合物，更优选化合物为2-(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)-1,3-二氧杂-2,3-二氢-1h-苯并异喹啉-6,7-二羧酸；结构式为：
18、
19、本专利技术的的一类萘二酰亚胺化合物的制备方法，包括如下步骤：
20、(a)将具有通式(ⅱ)的结构的1,4,5,8-萘四甲酸酐衍生化合物在碱性条件下水解，得到水解产物；
21、(b)将所述水解产物在弱酸性条件下与具有通式(ⅲ)的结构的甲氧基聚乙二醇胺类化合物进行缩合反应；
22、
23、其中：通式(ⅲ)甲氧基聚乙二醇胺类化合物中n的定义与在通式(i)聚乙二醇取代的萘二酰亚胺(ndi)类衍生化合物中相同。
24、所述的通式(ⅱ)的1,4,5,8-萘四甲酸酐衍生化合物与通式(ⅲ)的甲氧基聚乙二醇胺类化合物的摩尔比为1:1～10；更优选为约1:1。
25、本专利技术的优选化合物为2-(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)-1,3-二氧杂-2,3-二氢-1h-苯并异喹啉-6,7-二羧酸的制备方法，包括如下步骤：
26、(a)将1,4,5,8-萘四甲酸酐制备成浓度为3mg/ml-25mg/ml的水溶液，加入氢氧化钾水溶液室温搅拌至反应体系变澄清；反应体系中加入磷酸水溶液调节反应体系的ph至5-7；
27、(b)往反应体系中加入3,6,9-三氧杂-1-氨基癸烷，再次往反应体系中加入磷酸水溶液调节反应体系的ph至5-7；将反应体系升温并回流反应20-24h；待反应体系冷却至室温后，将反应液过滤，在滤液中加入盐酸调节ph至1-3；粗产物用乙酸乙酯萃取，有机相用盐水洗涤，并经无水硫酸钠干燥；得到化合物为2-(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)-1,3-二氧杂-2,3-二氢-1h-苯并异喹啉-6,7-二羧酸。
28、所述制备的2-(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)-1,3-二氧杂-2,3-二氢-1h-苯并异喹啉-6,7-二羧酸，氢谱为：11h nmr(400mhz,dmso-d6)δ13.59(s,2h),8.57(d,j＝7.5hz,2h),8.20(d,j＝7.5hz,2h),4.24(t,j＝6.3hz,2h),3.67(t,j＝6.3hz,2h),3.56-3.52(m,2h),3.49-3.43(m,2h),3.43-3.39(m,2h),3.29-3.24(m,2h),3.13(s,3h)；碳谱为13c nmr(100mhz,dmso-d6):δ(ppm)168.4,162.8,136.6,130.1,129.2,128.5,125.4,124.4,71.1,69.7,69.6,69.5,66.7,57.9。高分辨质谱为hrms(m/z,esi):计算值c21h21no9[m+na]+:454.1216,实测值:454.1108。
29、本专利技术的萘二酰亚胺化合物作为光电器件电子传输层的应用。
30、本专利技术的萘二酰亚胺化合物作为光电器件电子传输层应用包括如下步骤：
31、(a)将通式(i)所示聚乙二醇取代的萘二酰亚胺(ndi)类衍生化合物与氧化锌纳米颗粒分散液混合，溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇；混合比例1:1～1:5；浓度5mg/ml～15mg/ml混合后超声10min～60min或搅拌4h～8h，羧基与金属氧化物表面羟基成化学键，制得分散液(i)；(b)在清洗，臭氧处理后的i to玻璃上旋涂分散液(i)，转速1000本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一类萘二酰亚胺化合物，其特征是，具有通式(I)的结构：
2.根据权利要求1所述的萘二酰亚胺化合物，其特征是，A1和A2各自独立地选自：-COOH和H。
3.根据权利要求1所述的萘二酰亚胺化合物，其特征是，通式(I)包括式(I)～式(4)的任意一种化合物；
4.根据权利要求1所述的萘二酰亚胺化合物，其特征是，化合物为2-(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)-1,3-二氧杂-2,3-二氢-1H-苯并异喹啉-6,7-二羧酸；结构式为：
5.权利要求1的一类萘二酰亚胺化合物的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的的制备方法，其特征是，通式(Ⅱ)的1,4,5,8-萘四甲酸酐衍生化合物与通式(Ⅲ)的甲氧基聚乙二醇胺类化合物的摩尔比为1:1～10；更优选为约1:1。
7.如权利要求4所述的萘二酰亚胺化合物的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
8.权利要求7的制备方法萘二酰亚胺化合物，其特征是制备的化合物为2-(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)-1,3-二氧杂-2,3
9.权利要求1的聚乙二醇取代的萘二酰亚胺化合物作为光电器件电子传输层的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征是，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一类萘二酰亚胺化合物，其特征是，具有通式(i)的结构：
2.根据权利要求1所述的萘二酰亚胺化合物，其特征是，a1和a2各自独立地选自：-cooh和h。
3.根据权利要求1所述的萘二酰亚胺化合物，其特征是，通式(i)包括式(i)～式(4)的任意一种化合物；
4.根据权利要求1所述的萘二酰亚胺化合物，其特征是，化合物为2-(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)乙基)-1,3-二氧杂-2,3-二氢-1h-苯并异喹啉-6,7-二羧酸；结构式为：
5.权利要求1的一类萘二酰亚胺化合物的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的的制备方法，其特征是，通式(ⅱ)的1,4,5,8-萘四甲酸酐衍生化合物与通式(ⅲ)的甲氧基聚乙二醇胺类化合物的摩尔比为1:1～10；更优选为约1:1。
7.如权利要求4所述的萘二酰亚胺化合物的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
8.权利要求7的制备方法萘二酰亚胺化合物，其特征是制备的化合物为2-(2-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永胜，万相见，陈新，刘建，李晨曦，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：
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