CN104822624A - 官能化的纳米结构和相关装置 - Google Patents
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Abstract
本文中描述的实施方案提供了用于各种装置的官能化碳纳米结构，所述装置包括光伏装置(例如太阳能电池)。在一些实施方案中，提供了被至少一个环丁基和/或环丁烯基取代的碳纳米结构。包括这类材料的装置可以表现出提高的效率、提高的开路电势、高的电子/空穴迁移率和/或低电阻。
Description
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2012年10月17日提交的第61/715,026号共同未决的美国临时申请的优先权，该申请的内容通过全文引用的方式并入本文用于所有目的。
关于联邦政府资助的研究或开发的声明
本发明是在由美国国家地理空间情报局授予的批准号HM1582-09-1-0025下在政府支持下进行的。政府在本发明中具有一定权利。
技术领域
提供了包括纳米结构的组合物和装置、以及相关方法，所述纳米结构包括含有环丁基的物类和/或含有环丁烯基的物类。
背景技术
在有机光伏电池的开发中，由共轭聚合物给体和小分子或大分子受体构成的体异质结(BHJ)聚合物太阳能电池(PSC)已引起了人们的兴趣。在BHJ中相的双连续性产生了大的表面与体积比，用于高效的激子离解，并且简便和低成本的制造也是有吸引力的。尽管经广泛努力以改进BHJ体系的形态和构成材料的性质，但是与硅基太阳能电池相比，较低的功率转换效率(PCE)仍是一个挑战。研究者已开发了低带隙的聚合物，其吸收高比率的太阳光谱并且组装成期望的膜形态。改进n型受体组分的努力包括具有小分子例如9，9′-联亚芴、苝酰亚胺和双腈乙烯咪唑(vinazenes)的BHJ。尽管如此，富勒烯被广泛使用，部分原因是其在电子转移反应中的高电子亲和力和低重组能。已调查了利用有机金属试剂、自由基和过渡金属络合的反应，以产生用于BHJ的新的富勒烯。富勒烯的反应性类似于缺电子的聚烯烃的反应性，因此，主要的官能化方法是用环加成反应来改变富勒烯结构。值得注意的实例包括经1，3-偶极环加成来合成PCBM([6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯)和由狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)反应来合成茚-C60加合物。然而，使富勒烯反应通常需要过量的试剂、长反应时间和高温。
BHJ处非最佳的能带偏移可以引起太阳能电池的能量损失和低的开路电压。为了解决此问题并且提高功率转换效率，已努力增加HOMOD-LUMOA(A：受体，D：给体)间隙，该间隙与开路电压成比例。通过具有含交替的富电子单元和贫电子单元的重复结构已经设计了很多聚合物给体用于太阳光谱的优化吸收。然而，在这些体系中降低HOMO能级通常因以下事实而复杂化：富电子重复单元的简单改性可以产生扩大的带隙，其降低了太阳能吸收效率，因此给出较小的短路电流密度(JSC)。另一个方法是提高富勒烯的LUMO能级，该策略为提高的VOC提供了预测性更好的途径。包括环加成反应在内的大多数官能化方法，破坏了C60π-体系的完全共轭并且通常降低了电子亲和力以及提高了LUMO能级。经降低的C60的相对电子亲和力通过起始还原电势或计算的LUMO能级的变化来测量。例如，已显示茚-C60表现出相对于C60减小了约100至200mV的电子亲和力(更高的LUMO)。
发明内容
提供了各种组合物、装置和方法。在一些实施方案中，提供了包括组合物的装置，该组合物包括含有至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的碳纳米结构，所述环丁基和环丁烯基中的任何一个是任选地被取代的；并且该装置包括至少一个与该组合物电化学连通的电极。在一些实施方案中，该装置是电池。在一些实施方案中，该装置是晶体管。在一些实施方案中，该装置是催化剂体系。在一些实施方案中，该装置是太阳能电池。在一些实施方案中，该装置是化学传感器或生物传感器。
在一些实施方案中，提供光伏装置，其包括电子给体材料；和与电子给体材料接触的电子受体材料，所述电子受体材料包括含有环丁基的基团和/或含有环丁烯基的基团。在一些情况下，电子受体材料包括碳纳米结构，该碳纳米结构包括含有环丁基的基团和/或含有环丁烯基的基团。在一些实施方案中，电子给体材料包含导电聚合物。在一些实施方案中，该导电聚合物是聚(噻吩)。在一些实施方案中，电子受体材料和电子给体材料互相接触以形成体异质结。
在一些实施方案中，相对于基本上相同但缺少含有环丁基的物类和/或含有环丁烯基的物类的光伏装置，该光伏装置在基本上相同的条件下表现出更高的开路电势。在一些实施方案中，相对于基本上相同但缺少含有环丁基的物类和/或含有环丁烯基的物类的光伏装置，该光伏装置在基本上相同的条件下表现出更高的效率。在一些实施方案中，该光伏装置是太阳能电池。
在一些实施方案中，提供了制造装置的方法，所述方法包括使碳纳米结构与环丁烯基前体反应以产生包含任选被取代的环丁烯基的官能化碳纳米结构；以及将该官能化碳纳米结构布置为与电极电化学连通。在一些实施方案中，该反应包括暴露于路易斯酸。在一些实施方案中，该路易斯酸是AlCl3。
在一些实施方案中，环丁烯基前体包括炔烃物类。在一些实施方案中，该炔烃物类具有结构
其中Ra和Rb可以相同或不同，并且是氢、烷基或杂芳基，其中任何一个任选地被取代。在一些实施方案中，Ra和Rb中至少一个不是氢。在一些实施方案中，Ra和Rb二者都是烷基。
在一些实施方案中，该方法还包括在导致环丁烯基转化成环丁基(任选地被取代)的条件下使官能化碳纳米结构反应。在一些实施方案中，使官能化碳纳米结构暴露于含有过氧化物的试剂，导致环丁烯基的环氧化。
在一些实施方案中，该方法还包括在导致该官能化碳纳米结构发生裂环反应的条件下使官能化碳纳米结构反应，使得产生烯烃物类，其中该烯烃物类不与碳纳米结构结合。
在一些实施方案中，该方法还包括使官能化碳纳米结构在导致该官能化碳纳米结构的至少一个原子或化学基团被不同的第二原子或第二化学基团取代的条件下，或在导致该官能化碳纳米结构的至少一个原子或化学基团连接至不同的第二原子或第二化学基团的条件下反应。在一些实施方案中，该反应包括加热。在一些实施方案中，该反应包括暴露于酸或碱。在一些实施方案中，该反应包括光化学反应。
在一些实施方案中，该方法包括在电池内布置该官能化碳纳米结构。在一些实施方案中，该方法包括在电容器内布置该官能化碳纳米结构。在一些实施方案中，该方法包括在晶体管内布置该官能化碳纳米结构。在一些实施方案中，该方法包括在催化剂体系中布置该官能化碳纳米结构。在一些实施方案中，该方法包括在太阳能电池内布置该官能化碳纳米结构。在一些实施方案中，该方法包括在化学传感器或生物传感器内布置该官能化碳纳米结构。
在任一个上述实施方案中，碳纳米结构可以包含芳族环的稠合网状结构，任选地包含该稠合网状结构终止于其的边界，其中至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基经由网状结构的至少一个环原子附接于该网状结构。在一些实施方案中，至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的环原子与芳族环网状结构的环原子形成共价键。在一些实施方案中，至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的两个环原子与芳族环网状结构的两个环原子形成共价键。在一些实施方案中，碳纳米结构包含两个任选地被取代的环丁烯基。在一些实施方案中，碳纳米结构包含三个任选地被取代的环丁烯基。
在任一个上述实施方案中，碳纳米结构可以是富勒烯、纳米管、石墨烯或石墨。在一些实施方案中，碳纳米结构是单壁纳米管或多壁纳米管。在一些实施方案中，碳纳米结构是富勒烯。
在任一个上述实施方案中，至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基可以被给电子基团取代。在任一个上述实施方案中，至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基可以不被吸电子基团取代。
在任一个上述实施方案中，碳纳米结构可以包含环丁烯基。在一些实施方案中，碳纳米结构包含具有以下结构的环丁烯基，
其中：
包括碳纳米结构的芳族环的稠合网状结构；并且
R1至R4可以相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代。
在一些实施方案中，碳纳米结构包含以下结构，
其中：
A是碳纳米结构；并且
R1至R4可以相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代。
在一些实施方案中，R1至R4是烷基。在一些实施方案中，R1至R4是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。在一些实施方案中，R1至R4是甲基。在一些实施方案中，R1至R4是丁基。
在任一个上述实施方案中，碳纳米结构可以包含环丁基。在一些实施方案中，碳纳米结构包含具有以下结构的环丁基，
其中：
包括碳纳米结构的芳族环的稠合网状结构；并且
R1至R6可以相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代，或R1至R6中的任何两个连接以形成任选被取代的环。
在一些实施方案中，碳纳米结构包含以下结构，
其中：
A是碳纳米结构；并且
R1至R6可以相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代，或R1至R6中的任何两个连接以形成任选被取代的环。
在一些实施方案中，R5和R6连接以形成任选被取代的环。在一些实施方案中，R5和R6连接以形成环氧环。在一些实施方案中，R1至R4中的至少一个不是氢。在一些实施方案中，R1至R6中的至少一个不是氢。
附图说明
图1示出(a)经环丁烯取代的碳纳米结构的结构和(b)一些经取代的富勒烯的结构。
图2示出经AlCl3辅助的炔烃的狄尔斯-阿尔德反应。
图3示出(a)合成经四甲基丁烯取代的富勒烯和(b)合成经四烷基环丁烯取代的富勒烯。
图4示出经单-四甲基环丁烯取代的富勒烯的环氧化反应。
图5示出(a)PCBM、经单-四甲基环丁烯取代的富勒烯(“TMCB-单”)、经双-四甲基环丁烯取代的富勒烯(“TMCB-双”)和经三-四甲基环丁烯取代的富勒烯(“TMCB-三”)的循环伏安图，以及(b)PCBM、经单-四丁基环丁烯取代的富勒烯(“TBCB-单”)和经双-四丁基环丁烯取代的富勒烯(“TBCB-双”)的循环伏安图。
图6示出相对于PCBM，(a)PCBM、TMCB-单、TMCB-双和TMCB-三在CHCl3中的吸收光谱；和(b)PCBM、TBCB-单和TBCB-双在CHCl3中的吸收光谱。
图7示出相对于真空能级，各种被取代的富勒烯的带隙和HOMO/LUMO能级的图表。
图8示出(a)TMCB-单、TMCB-双和TMCB-三的第一DSC循环的差示扫描量热法(DSC)数据；(b)TMCB-单、TMCB-双和TMCB-三的第二DSC循环的差示扫描量热法数据；(c)TBCB-单和TBCB-双的第一DSC循环的差示扫描量热法数据；和(d)TBCB-单和TBCB-双的第二DSC循环的差示扫描量热法数据。
图9示出由(a)PCBM，(b)TMCB-单，(c)TMCB-双，和(d)TMCB-三制得的膜的轻敲模式原子力显微镜(1μm窗口)的相和形貌图。
图10示出对于PCBM、TMCB-单、TMCB-双和TMCB-三而言，体异质结PSC在AM 1.5的光照和100mW/cm2下的电流密度-电压(J-V)特性。
图11示出C60、TMCB-单、和TMCB-单的环氧化产物(“TMCB-Ep”)的循环伏安图。
当结合附图考虑时，本发明的其他方面、实施方案和特征将根据以下详细说明而变得明显。附图是示意性的并且不旨在按比例绘出。为了清楚的目的，没有对每幅图中每种组分进行标记，在图示对于使得本领域那些普通技术人员理解本发明来说不必要的情况下，也没有示出本发明各个实施方案的每种组分。所有通过引用并入本文的专利申请和专利通过全文引用方式并入。在冲突的情况下，以本说明书为准，包括定义在内。
具体实施方式
本文所述的实施方案提供了用于各种装置的官能化碳纳米结构，所述装置包括光伏装置(例如太阳能电池)。包括这类材料的装置可以表现出提高的效率、提高的开路电势、高的电子/空穴迁移率和/或低电阻。
在一些情况下，提供了碳纳米结构，其具有一个或更多个能够增强碳纳米结构的电子性质的官能团。组合物可以包括经选择和布置以与碳纳米结构的一部分相互作用的官能团，从而增强碳纳米结构的一种或更多种性质。例如，碳纳米结构可以包括布置为物理上紧邻碳纳米结构的π体系的官能团，产生影响碳纳米结构的电子性质的有利共面π轨道相互作用。在一些情况下，官能团可以影响(例如提高、降低)碳纳米结构的电子亲和力。在一些情况下，官能团可以影响(例如提高、降低)碳纳米结构的最低未占据分子轨道(LUMO)的能级。作为一个说明性实施方案，碳纳米结构可以是富勒烯(例如C60)，其包括附接于富勒烯表面并且布置为紧邻富勒烯表面的烯烃官能团，允许烯烃和富勒烯之间的共面π轨道相互作用。这样的相互作用可以有效地提高富勒烯的LUMO能级并且增强富勒烯的接受电子的能力。
一些实施方案可以提供用于合成官能化的或被取代的碳纳米结构的方法。如本文中所使用的，术语“被取代的/经取代的”和“官能化的”被赋予其在本领域中的普通含义，并且是指经改变(例如经反应)的物类，使得新的官能团(例如原子或化学基团)结合于该物类。在一些情况下，官能团可以与碳纳米结构的一个原子(例如环原子)成键。在一些情况下，官能团可以通过碳纳米结构的两个原子(例如两个环原子)而稠合于该碳纳米结构。
碳纳米结构可以包括一个或更多个官能团，所述一个或更多个官能团可以进一步反应以将另外的基团附接于碳纳米结构和/或官能团。即，该官能团可以用作各种可以结合于碳纳米结构的另外的官能团的前体。这可以使得能简易地调制碳纳米结构的各种性质，包括稳定性、溶解性、溶混性、生物相容性、光学性质、电子性质、结合性质、表面亲和力等。在一组实施方案中，碳纳米结构可以用各种烷基官能化，其可以提高碳纳米结构在有机溶剂(例如氯仿、二氯甲烷和甲苯)中的溶解度。在一些实施方案中，碳纳米结构的官能化可以被容易地逆转，其可以用于诸如碳纳米结构的剥离或解聚等应用。
在一些实施方案中，提供了包含碳纳米结构的组合物，所述碳纳米结构被至少一个任选被取代的环丁基和/或至少一个任选被取代的环丁烯基所取代。在一些情况下，碳纳米结构包括一个或更多个环丁基。在一些情况下，碳纳米结构包括一个或更多个环丁烯基。在一些情况下，碳纳米结构包括环丁基和环丁烯基的组合。例如，碳纳米结构可以包括芳族环的稠合网状结构，任选地包含所述稠合网状结构终止于其的边界，以使环丁基和/或环丁烯基经由网状结构的至少一个环原子附接于该网状结构。在一些情况下，环丁基和/或环丁烯基经由网状结构的两个环原子(例如网状结构的两个相邻的环原子)附接于该网状结构。在一些实施方案中，环丁基和/或环丁烯基可以直接结合于碳纳米结构，即，环丁基和/或环丁烯基的环原子可以与芳族环网状结构的环原子形成共价键。在一些情况下，所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的两个环原子与芳族环网状结构的两个环原子形成共价键。相比之下，如果存在将环丁基和/或环丁烯基与碳纳米结构连接的另一种原子或基团(例如亚甲基、芳基、金属原子等)，则该环丁基和/或环丁烯基不直接结合于碳纳米结构。
可以选择环丁基和/或环丁烯基以使一部分环丁基和/或环丁烯基布置在相对于碳纳米结构基本固定的位置。即，一部分环丁基和/或环丁烯基无法自由转动，以使该部分可以布置在离碳纳米结构不同距离范围处。在一些情况下，一部分环丁基和/或环丁烯基可以置于离碳纳米结构约3埃(例如3.1埃)的基本固定的位置。例如，富勒烯可以经两个键稠合于四烷基环丁烯基，以使一部分四烷基环丁烯基布置在富勒烯上方基本固定的位置。在一些情况下，该部分包括碳-碳双键，其布置为足够邻近碳纳米结构，以经由共面π相互作用与碳纳米结构相互作用。在一些情况下，环丁基和/或环丁烯基的四个环原子可以布置在相对于碳纳米结构基本固定的位置，但环丁基和/或环丁烯基的一个或更多个取代基可以自由转动。
在一些实施方案中，碳纳米结构包括具有以下结构的基团：
其中包含碳纳米结构的芳族环的稠合网状结构；并且R1至R6可以相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代，或R1至R6中的任何两个连接以形成任选被取代的环。在一些情况下，环丁基和/或环丁烯基被给电子基团(例如烷基)所取代。在一些情况下，环丁基和/或环丁烯基不被吸电子基团所取代。
在一组实施方案中，碳纳米结构包含以下结构，
其中：
A是碳纳米结构；并且
R1至R4可以相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代。在一些情况下，R1至R4是烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。在一些实施方案中，R1至R4是甲基。在一些实施方案中，R1至R4中的至少一个不是氢。在一些实施方案中，R1至R6中的至少一个不是氢。
在另一组实施方案中，碳纳米结构包含以下结构，
其中：
A是碳纳米结构；并且
R1至R6可以相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代，或R1至R6中的任何两个连接以形成任选被取代的环。在一些情况下，R1至R4是烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。在一些实施方案中，R1至R4是甲基。在一些实施方案中，R1至R4是丁基。在一些情况下，R5和R6连接以形成任选被取代的环，例如环氧环。在一些实施方案中，R1至R4中的至少一个不是氢。在一些实施方案中，R1至R6中的至少一个不是氢。
碳纳米结构可以是例如富勒烯、纳米管、石墨烯或石墨。在一些实施方案中，碳纳米结构是单壁纳米管。在一些实施方案中，碳纳米结构是多壁纳米管，例如双壁纳米管。在一些实施方案中，碳纳米结构是富勒烯。在一些情况下，碳纳米结构包含一个、两个、三个、四个或五个任选被取代的环丁烯基。应当理解，碳纳米结构可以包括任何数目的任选被取代的环丁烯基，并且本领域那些普通技术人员将能够选择合适的反应条件以产生具有期望数目的任选被取代的环丁烯基的碳纳米结构。
在一些实施方案中，碳纳米结构包括被至少一个烷基所取代的环丁基。在一些实施方案中，碳纳米结构包括被至少一个烷基所取代的环丁烯基。在一些实施方案中，碳纳米结构是包括一个、两个或三个被至少一个(例如四个)烷基所取代的环丁基的富勒烯。在一些实施方案中，碳纳米结构是包括一个、两个或三个被至少一个(例如四个)烷基所取代的环丁烯基的富勒烯。
在一些实施方案中，包含官能化碳纳米结构的组合物可以作为溶液提供。在一些实施方案中，该组合物可以作为固体或基本为固体的物质(例如凝胶)提供。例如，该组合物可以作为固态膜形成。该膜可以使用本领域已知的方法形成，所述方法包括溶液涂布、喷墨印刷、旋涂、浸涂、喷涂等。在一些实施方案中，至少一部分膜的厚度可以在约1nm至约1mm之间，或在约1nm至约500μm之间，或在约1nm至约500nm之间，或在约100nm至约500nm之间，或在约100nm至约300nm之间。在一组实施方案中，至少一部分膜的厚度是75nm。膜厚度可以用本领域已知的方法(包括椭圆偏振术)测定。在一些情况下，膜厚度可以在膜(例如在硅基底上制备的膜)上用椭圆偏振术测量。
在一些情况下，如本文所述用环丁烯基使碳纳米结构官能化可以降低碳纳米结构的电子亲和力，并因此提高碳纳米结构的LUMO能级。在一些情况下，被环丁烯基(其任选被取代)取代的碳纳米结构可以表现出相对于([6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯)(PCBM)的LUMO能级约50meV、约100meV(例如90meV)、约150meV、约200meV、约250meV(例如260meV)、约300meV、约350meV、约400meV或约450meV的LUMO能级的升高。
如本文所述的包含官能化碳纳米结构的组合物可以被纳入各种应用，包括光伏装置(例如太阳能电池)、电池、电容器、晶体管、催化剂体系、或者化学传感器或生物传感器。该组合物可以布置为与外部能源、一个或更多个电极、电解质、隔板材料、样品入口和出口、样品池、基底、检测器、电源和/或适合于具体应用的其他装置组件有关。例如，组合物可以布置为与电极材料电化学连通，以使电势或电压可以施加至该组合物。在一些情况下，组合物可以用作装置中的光活性材料。在一些情况下，组合物可以经布置以暴露于疑似包含分析物(例如化学或生物分析物)的样品。在一些情况下，组合物可以被包括在用于电催化的电极材料中。
在一些情况下，该装置是光伏电池，例如太阳能电池。光伏电池通常包括含有电子受体/电子给体材料的光活性材料，和至少两个电极(例如阳极和阴极)。该装置也可以包括基底(例如在其上以形成光活性材料、阳极和/或阴极)、一个或更多个电子阻挡和/或电子传输膜、电路、电源和/或电磁辐射源。在一些情况下，包括官能化碳纳米结构的组合物可以用作光伏装置中的电子受体材料或n型材料。例如，光伏装置可以包括含有与电子给体材料相接触的电子受体材料的光活性材料，该电子受体材料包括如本文所述的官能化碳纳米结构，其中光活性材料置于与两个电极接触。电子给体和电子受体材料可以经布置以形成体异质结，并且具有足够的给体-受体界面面积以利于激子离解和经分离的电荷有效运输至各电极。本领域那些普通技术人员将能够选择合适的电子给体材料以用于本文所述的实施方案中。在一些实施方案中，电子给体材料可以是导电聚合物，例如聚噻吩。
光伏装置可以用本领域那些普通技术人员已知的方法暴露于光。光可以与光活性材料相互作用，引起电子从电子给体材料(例如聚(噻吩))转移至n型材料或电子受体材料(例如官能化碳纳米结构)。n型材料中的电子可以被传输至阴极并且相应的空穴可以经由电子给体材料被传输至阳极。
光伏装置的组件可以布置为各种构造。在一些情况下，电子受体材料可以以簇的形式分散于整个电子给体材料。在一些情况下，该簇可以大体上被电子给体材料包围。在一些情况下，电子给体材料和电子受体材料可以相对于彼此随机分散，从而形成异质材料。在一些情况下，电子给体材料和/或电子受体材料可以形成为膜层。在一些情况下，可以使用具有不同组合物和不同形态或不同布局的不同装置的阵列。
本文所述的光伏装置相对于之前的光伏装置可以表现出增强的性能。如本文所述，引入包含环丁基和/或环丁烯基的碳纳米结构可以提高电子受体材料的LUMO能级，从而提高装置的开路电势和效率。在一些实施方案中，在基本相同的条件下，该光伏装置相对于基本相同但缺少含环丁基物类和/或含环丁烯基物类的光伏装置表现出更高的效率。在一些实施方案中，在基本相同的条件下，该光伏装置与基本相同但缺少含环丁基物类和/或含环丁烯基物类的光伏装置相比表现出效率高出约1％、约3％、约5％、约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％或在一些情况下高出约100％。
在一些实施方案中，在基本相同的条件下，该光伏装置相对于基本相同但缺少含环丁基物类和/或含环丁烯基物类的光伏装置表现出更高的开路电势。在一些实施方案中，在基本相同的条件下，该光伏装置与基本相同但缺少含环丁基物类和/或含环丁烯基物类的光伏装置相比表现出开路电势高出约1％、约3％、约5％、约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％、约90％或在一些情况下高出约100％。
提供了用于合成官能化碳纳米结构的方法，以及用于将这类材料引入装置中的方法。该方法可以涉及碳纳米结构与环丁烯基前体的反应以产生包含任选被取代的环丁烯基的碳纳米结构。在一些情况下，该反应涉及周环反应，例如狄尔斯-阿尔德反应。在一些情况下，在狄尔斯-阿尔德反应中，环丁烯基前体，或由环丁烯基前体产生的中间体可以充当双烯，并且碳纳米结构(例如富勒烯)可以用作亲双烯体。可以在可增强和/或促进周环反应的添加剂的存在下进行反应。
例如，该反应可以在路易斯酸(例如AlCl3)的存在下进行。在一些情况下，环丁烯基前体可以在路易斯酸的存在下形成两性离子中间物类，然后该中间物类可以经处理(例如用二甲亚砜)以产生反应性的双烯物类或反应性的烯烃物类。然后反应性的双烯物类或反应性的烯烃物类可以暴露于碳纳米结构。或者，碳纳米结构可以首先与路易斯酸结合，然后暴露于环丁烯基前体以原位产生反应性的组分。
本领域那些普通技术人员将能够选择合适的路易斯酸以用于具体反应。路易斯酸可以是化合物或复合物，其包括金属(例如锌、锡、铝、镁、钪、钛、镍、钪、镁、镧等)或类金属物类(例如硼物类)、卤化物、三氟甲磺酸酯或三氟甲磺酸盐(例如甲硅烷基三氟甲磺酸酯、三氟甲磺酸锡、三氟甲磺酸锌或三氟甲磺酸钪)等。路易斯酸的一些具体实例包括但不限于溴化锂、氯化锂、三氯化铝、Et2AlCl、EtAlCl2、MgBr2·OEt2、三氟化硼、三溴化硼(例如BF3·OEt2)、三氯化硼、三氟化硼醚合物、SnCl4、氯化锌、碘化锌、三氟甲磺酸锌、五氯化锑、TiCl4、异丙醇钛、三甲基甲硅烷基三氟甲磺酸酯(TMSOTf)、Sn(OTf)2、Zn(OTf)2、Sc(OTf)2等。在一个实施方案中，路易斯酸是三氯化铝。
通常，环丁烯基前体包括炔烃物类。在一些实施方案中，可以期望炔烃物类被至少一个给电子基团(例如烷基、杂烷基(例如烷氧基)、氨基、羟基等)取代。例如，炔烃物类上的给电子取代基可以促进狄尔斯-阿尔德反应，其中炔烃物类或由炔烃物类产生的中间体充当双烯。在一些情况下，炔烃物类未被吸电子基团(例如羰基)所取代。在一些情况下，炔烃物类具有结构
其中Ra和Rb可以相同或不同，并且是氢、烷基或杂芳基，其中任何一个任选地被取代。在一些实施方案中，Ra和Rb中至少一个不是氢。在一些实施方案中，Ra和Rb二者都是烷基，例如甲基或丁基。
形成环丁烯基的反应的另外的实例描述于下：Yurovskaya等，RussianChemical Bulletin，International Edition 2002，51(3)，367-443；Bally等，Tetrahedron 1980，36，343-370；Maier，G.，Angew.Chemie.，Int.Ed.1988，27(3)，309-446；Driessen等，J.Am.Chem.Soc.1078，100(4)，1193-1200；和Tet.Lett.1995，36(31)，5631-5632，所述参考文献的内容通过引用整体并入本文并且用于所有目的。
在一些实施方案中，如图2所示，三氯化铝与内位炔烃(例如双取代炔烃)反应以产生具有以σ键合的铝部分的环丁二烯中间体。该中间体环丁二烯当通过加入二甲亚砜而释放氯化铝时，可以作为二烯或作为反应性烯烃在[4+2]环加成反应(例如狄尔斯-阿尔德反应)中是反应性的，并且可以暴露于亲双烯体例如碳纳米结构。在一个说明性实施方案中，二烷基炔烃物类可以暴露于三氯化铝以产生中间体环丁二烯物类，随后其可以用DMSO处理，然后暴露于亲双烯体例如C60。新的n型C60衍生物可以与原位产生的四烷基环丁二烯经由狄尔斯-阿尔德反应来产生。
本领域那些普通技术人员将能够选择一组合适的条件，在该条件下进行反应以产生特定的期望产物。该组条件可以包括例如特定温度、pH、溶剂、化学试剂、气氛类型(例如氮气、氩气、氧气等)、存在或不存在水、所使用的试剂的相对比例、反应时间等。例如，反应组分的化学稳定性可以影响反应条件的选择。在一些情况下，在基本不含水分的条件下进行反应可能是有利的。在一些情况下，反应可以在相对短的反应时间(例如2小时或更少)和/或在相对低的温度(例如在0℃和室温之间)有利地进行。在一些情况下，可以不需要过量的非碳纳米结构试剂(例如，数十当量的非碳纳米结构试剂，例如炔烃物类和/或路易斯酸)来实现碳纳米结构的高产率官能化。例如，图3示出2-丁炔和氯化铝与C60的反应，然后用DMSO处理以产生四甲基环丁烯-C60的单加合物、双加合物和三加合物。通过改变炔烃、路易斯酸(例如氯化铝)和碳纳米结构(例如C60)的摩尔比，可以选择性地增加混合物中各产物的产率。在一个说明性实施方案中，使用四当量的2-丁炔(其产生相对于C60为两当量的环丁烯部分)以产生32％的经单环丁烯取代的C60和16.5％的经双环丁烯取代的C60，而八当量的2-丁炔(其产生四当量的环丁烯部分)产生8％的经三环丁烯取代的C60。
如本文所述，官能化碳纳米结构可以进一步反应以附接另外的官能团和/或用新的原子或基团取代现有的官能团。即，官能化碳纳米结构的至少一个原子或化学基团可以用不同的第二原子或化学基团取代，或官能化碳纳米结构的至少一个原子或化学基团可以连接至不同的第二原子或化学基团。在一些实施方案中，碳纳米结构可以首先用环丁烯基官能化，该环丁烯基可以例如经由环丁烯基的双键进一步反应。在一些情况下，官能化碳纳米结构的环丁烯基可以转化成被取代的环丁基。
官能化碳纳米结构的进一步官能化或反应(例如经由环丁烯基)可以用本领域已知的各种化学反应来进行，其中选择反应组分以按产生期望化学键的方式一起反应。这类反应在本领域中例如在Carey和Sundberg的“Advanced Organic Chemistry”和在Jerry March的“Advanced OrganicChemistry”是已知的，它们的内容通过引用并入本文。一些可以用于本文所述方法的反应的具体实例包括取代反应、消除反应、加成反应、缩合反应、芳族取代反应、周环反应和环加成反应、光化学反应、热反应、维蒂希(Wittig)反应、金属催化反应、重排反应、还原反应、氧化反应等。在一些情况下，官能化碳纳米结构可以通过加热、暴露于酸或碱、或通过光化学反应而起反应。
在一些实施方案中，该方法可以涉及在引起环丁烯基转化成任选被取代的环丁基的条件下使官能化碳纳米结构反应。例如，官能化碳纳米结构可以暴露于含过氧化物的试剂，引起环丁烯基的环氧化。各种含过氧化物的试剂在本领域中已知，包括3-氯过苯甲酸。
在一些实施方案中，该方法可以涉及在引起发生该官能化碳纳米结构的裂环反应以产生烯烃物类的条件下使官能化碳纳米结构反应。在一些情况下，裂环反应涉及逆狄尔斯-阿尔德反应。所产生的烯烃物类可以是分离的烯烃，并且可以不再与碳纳米结构成键。碳纳米结构的简易和可逆的官能化可以用于应用例如碳纳米结构的剥离或解聚。例如，碳纳米结构(例如石墨)可以被官能化以使单独的纳米结构(例如石墨烯片)解聚，然后根据需要其可以经分离和去官能化。
化学反应可以经选择以在反应期间与可能存在的其他官能团相容(例如对其他官能团为惰性)。在一些实施方案中，化学反应可以经选择以与碳纳米结构相容。在一些实施方案中，可以使用保护基团以防止在除期望反应位点之外的位点处的反应。本文所使用的措辞“保护基团”是指保护有潜在反应性的官能团不发生非期望化学转化的临时取代基。这种保护基团的实例包括羧酸的酯、醇的甲硅烷基醚、以及醛和酮各自的缩醛和缩酮。保护基团化学的领域已经经过综述(Greene，T.W.；Wuts，P.G.M.Protective Groups in Organic Synthesis，第2版；Wiley：New York，1991)。在一些情况下，保护基团可以赋予其他有益特性，包括化合物在特定溶剂中提高的溶解性。
如本文所指出的，在光伏装置中使用的电子给体材料可以包括导电聚合物。导电聚合物是指包含共轭骨架(例如π-共轭骨架、σ-共轭骨架等)的延展分子结构，其中“骨架”是指聚合物的最长连续键路径。聚合物也可以包括低聚物。通常，导电聚合物包括电子密度或电子电荷可以沿其传导的至少一个部分，其中电子电荷是离域的。例如，在π-共轭体系中，一个单体的p轨道具有与相邻单体的p轨道的充分重叠，以使电子电荷可以离域。在一些情况下，共轭的π-骨架包括直接参与共轭的原子的平面，其中该平面来自p轨道的优选排列以使p轨道的重叠最大化，从而使共轭和电子传导最大化。导电聚合物可以是均聚物、包括无规共聚物和嵌段共聚物在内的共聚物等。导电聚合物的实例包括聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚苯撑、聚亚芳基、聚(双噻吩亚苯基)、梯形聚合物、聚(亚芳基亚乙烯基)、聚(亚芳基亚乙炔基)、其金属衍生物或其被取代的衍生物。
在一些实施方案中，导电聚合物可以是聚噻吩或其被取代的衍生物。聚(噻吩)通常包含以下重复单元：
其中Ra′和Rb′可以相同或不同，并且各自可以独立地为氢、烷基、杂烷基芳基、杂芳基、芳基烷基、芳基杂烷基、杂芳基烷基，各自任选地被取代；并且n可以是2至100000000之间的任何整数。在一些实施方案中，Ra′和Rb′中的至少一个不是氢。在一些情况下，聚噻吩具有以下结构：
其中Ra′、Rb′、Rc′和Rd′可以相同或不同，并且各自可以独立地为氢、烷基、杂烷基芳基、杂芳基、芳基烷基、芳基杂烷基、杂芳基烷基，各自任选地被取代；并且n和m可以相同或不同，而且可以是2至100000000之间的任何整数。聚(噻吩)的实例包括被烷基取代的聚(噻吩)(例如聚(3-己基噻吩)、聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)等)。在一个说明性实施方案中，聚合物是聚(3-己基噻吩)。
在一些情况下，光伏电池包含可用作体异质结太阳能电池中的光活性层的组合物。在一些情况下，该组合物可以包含作为电子给体材料的导电聚合物(例如聚(3-己基噻吩)或P3HT)和作为电子受体材料的碳纳米结构或其衍生物。
电子给体材料相对于总电子受体材料的比例可以改变以适应具体应用。在一些情况下，光活性层包含相对于总电子受体材料按重量计更大量的电子给体材料。在一些情况下，光活性层包含相对于电子给体材料按重量计更大量的总电子受体材料。在一些情况下，光活性层包含相对于总电子受体材料按重量计基本等量的电子给体材料。
本领域那些普通技术人员可以制造和/或选择装置的各种组件，例如样品池、电极、电源、电解质、隔板、容器、电路、绝缘材料、栅电极等。组件可以在未加工或经烧结的状态下经过成型、机械加工、挤出、压制、等压压制、渗透、涂布，或用任何其他合适的技术形成。本领域那些普通技术人员易于知晓用于形成本文中装置的组件的技术。
本领域那些普通技术人员将能够选择在本文所述实施方案的上下文下适合用作电极的材料。在一些情况下，电极材料可以包含钙、铝、银、氟化锂等。
本文所公开的装置可以包括样品池，组合物被布置在该样品池内或该样品池上。在一些情况下，样品池可以为包含呈溶液形式的组合物的毛细管形样品池。在一些情况下，样品池可以为基底，在其上形成有组合物(例如作为膜)。基底可以为能够支撑本文所述的装置组件的任何材料。即，基底可以为本文所述的组合物、电子受体材料、电子给体材料、电极材料或其他组合物可以附接的任何材料。基底可以经选择以具有与该装置的其他组件相似的热膨胀系数，以在各种温度下促进装置组件的粘附性并且防止装置组件的分离。在一些实例中，有不同热膨胀系数的材料可以随温度的变化以不同的速率和量膨胀和收缩，其可以引起装置组件的应力和分离。
在一些情况下，基底可以包含导电材料。在一些情况下，基底可以包含涂布有导电材料的材料，以使光活性材料可以形成为接触导电材料。适合用作基底的材料的实例包括但不限于金属，例如镍、铬、金、钼、钨、铂、钛、铝、铜、钯、银、其他金属和/或金属化合物，其合金，其金属间化合物等。其他材料也可以是有用的，包括铟锡氧化物(ITO)。
基底也可以包含柔性材料，例如塑料(例如聚合物)、聚合物膜、柔性玻璃膜、金属箔、纸张、织造材料、其组合等。例如，基底可以是涂布有导电材料的柔性材料。基底可以例如通过本领域那些技术人员已知的多种微机械加工方法之一来制备。这类方法的实例包括例如光加工、蚀刻、放电加工、电化学加工、激光束加工、电火花线磨削加工(Wire electricaldischarge grinding)、聚焦离子束加工、微铣削、微超声加工和微冲压。基底的尺寸可以是对于具体的终端用途所期望的任何长度、宽度和厚度，并且可以是矩形、圆形或另外的形状。
如本文中所使用的，“碳基纳米结构”是指含碳结构，其包含环(例如芳族环)的稠合网状结构。在一些实施方案中，碳基纳米结构包含至少10个、至少20个、至少30个、至少40个，或在一些情况下至少50个环、至少60个环、至少70个环、至少80个环、至少100个环或更多个环的稠合网状结构。碳基纳米结构可以是基本平面的或基本非平面的，或可以包含平面和/或非平面的部分。碳基纳米结构可以任选地包含稠合网状结构终止于其的边界。例如，石墨片是包含稠合网状结构终止于其的边界的平面碳基纳米结构，而富勒烯是缺少这种边界的非平面碳基纳米结构。在一些情况下，边界可以被氢原子取代。在一些情况下，边界可以被包含氧原子的基团(例如羟基)取代。在另外的情况下，边界可以如本文所述被取代。术语“稠合网状结构”可以不包括例如联苯基，其中两个苯环通过单键连接并且不是稠合的。在一些情况下，稠合网状结构可以基本上包含碳原子。在一些情况下，稠合网状结构可以包含碳原子和杂原子。碳基纳米结构的一些实例包括石墨烯、碳纳米管(例如单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNT))、富勒烯等。
在一些情况下，碳基纳米结构具有不多于约1000nm的平均最大截面尺寸。然而在一些情况下，最大截面尺寸可以大于约1000nm，例如碳基纳米结构具有不多于约1μm、约2μm、约3μm、约4μm、约5μm、约10μm或更大的平均最大截面尺寸。在一些实施方案中，碳基纳米结构可以包含按质量计至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或至少约95％的碳、或更多的碳。如本文中所使用的，“最大截面尺寸”是指可被测量的独立结构的两个相对边界之间的最大距离。
在一些情况下，碳基纳米结构可以包含非平面的部分，例如具有凸表面和凹表面的弯曲部分(其中“表面”在此上下文中定义了界定碳基纳米结构的分子或片的侧面)。包含非平面部分的碳基纳米结构的实例包括富勒烯、碳纳米管和其片断，例如心环烯。在一些情况下，非平面芳族部分可以包含具有sp2.x杂化的碳原子，其中x在1至9之间，即碳原子可以具有在sp2杂化和sp3杂化之间的杂化，其中该杂化是分子的非平面性特征，如本领域那些普通技术人员将理解地那样。在这些实施方案中，x也可以在2至8之间、3至7之间、或4至6之间。通常，平面芳族基团和多环芳族基团(例如苯基、萘基)可以包含具有sp2杂化的碳原子，而非芳族、非平面基团(例如烷基)可以包含具有sp3杂化的碳原子。对于非平面芳族基团中的碳原子，例如碳基纳米结构的非平面部分，sp2杂化的碳原子可以扭曲(例如弯曲)以形成碳基纳米结构的非平面或弯曲的部分。不希望被理论束缚，该扭曲可以引起角度应变并且可以改变碳原子的杂化。因此，应变的碳原子的反应活性可得以增强。
在一些情况下，碳基纳米结构可以包含伸长的化学结构，其具有在纳米量级上的直径和在微米量级上(例如数十微米、数百微米等)的长度，产生大于10、100、1000、10000或更大的长径比。在一些情况下，碳基纳米结构可以具有小于1μm、小于100nm、50nm、小于25nm、小于10nm、或在一些情况下小于1nm的直径。例如，碳基纳米结构可以具有圆柱形或准圆柱形(例如碳纳米管)。
在一些情况下，碳基纳米结构是碳纳米管。如本文中所使用的，术语“碳纳米管”被赋予其在本领域中的普通含义，并且是指基本为圆柱形的分子，该分子包含六元芳族环的稠合网状结构。在一些情况下，碳纳米管可以类似于卷成无缝圆柱形结构的石墨片。应当理解，碳纳米管还可以包含除六元环之外的环。通常，碳纳米管的至少一个末端可以是封口的，即用弯曲的或非平面的芳族基团封口。碳纳米管可以具有纳米量级的直径和微米量级的长度，产生大于100、1000、10000或更大的长径比。术语“碳纳米管”包括单壁纳米管(SWCNT)、多壁纳米管(MWCNT)(例如同心碳纳米管)、其无机衍生物等。在一些实施方案中，碳纳米管是单壁碳纳米管。在一些情况下，碳纳米管是多壁碳纳米管(例如双壁碳纳米管)。
在一些情况下，碳基纳米结构是富勒烯。如本文中所使用的，术语“富勒烯”被赋予其在本领域中的普通含义，并且是指基本为球形的分子，该分子通常包含五元和/或六元芳族环的稠合网状结构。例如，C60是模拟足球形状的富勒烯。术语富勒烯还可以包括具有与球形相关的形状(例如椭球形)的分子。应当理解，富勒烯可以包含除五元环或六元环之外的环。在一些实施方案中，富勒烯可以包含七元环，或更大的环。富勒烯可以包括C36、C50、C60、C70、C76、C84等。
如本文中所使用的，术语“给电子基团”是指比在相同位置的氢原子更少地将电子拉至自身的官能团。示例性的给电子基团包括烷基、氨基、甲氧基等。
术语“吸电子基团”为本领域所公认，并且如本文中所使用的，表示比在相同位置的氢原子更多地将电子拉至自身的官能团。示例性吸电子基团包括硝基、氰基、羰基(例如醛、酮、酯等)、磺酰基、三氟甲基等。
如本文中所使用的，术语“反应”是指在两种或更多种组分之间形成键以产生稳定、可分离的化合物。例如，第一组分和第二组分可以反应以形成一种包含以共价键连接的第一组分和第二组分的反应产物。术语“反应”还可以包括使用溶剂、催化剂、碱、配体或可以用于促进在组分之间发生反应的其他材料。“稳定、可分离的化合物”是指经分离的反应产物，而不是指不稳定的中间体或过渡态。
术语“烷基”是指饱和脂族基团的基团，包括直链烷基、支链烷基、环烷基(脂环基)、经烷基取代的环烷基和经环烷基取代的烷基。如下文更全面地描述，烷基可以任选地被取代。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。“杂烷基”基团是其中至少一个原子是杂原子(例如氧、硫、氮、磷等)而剩余原子是碳原子的烷基。杂烷基的实例包括但不限于烷氧基、聚(乙二醇)-、经烷基取代的氨基、四氢呋喃基、哌啶基、吗啉基等。
术语“烯基”和“炔基”是指与上文所述烷基相似、但分别包含至少一个双键或三键的不饱和脂族基团。“杂烯基”和“杂炔基”是指其中一个或更多个原子是杂原子(例如氧、氮、硫等)的如本文所述的烯基和炔基。
术语“芳基”是指芳族碳环基团，其具有单环(例如苯基)、多环(例如联苯)或其中至少一个为芳族(例如1，2，3，4-四氢萘基、萘基、蒽基或菲基)的稠合多环，所有均任选地被取代。“杂芳基”是其中芳族环中的至少一个环原子是杂原子而剩余环原子是碳原子的芳基。杂芳基的实例包括呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡咯基、N-低级烷基吡咯基、吡啶基-N-氧化物、嘧啶基、吡嗪基、咪唑基、吲哚基等，所有均任选地被取代。
术语“胺”和“氨基”是指未被取代的胺和被取代的胺两者，例如可以用通式N(R′)(R″)(R″′)表示的基团，其中R′、R″和R″′各自独立地代表由化合价规则所允许的基团。
术语“酰基”、“羧基”或“羰基”为本领域所公认并且可以包括如可以用以下通式所代表的这类部分：
其中W是H、OH、O-烷基、O-烯基或其盐。在W是O-烷基的情况下，该式代表“酯”。在W是OH的情况下，该式代表“羧酸”。一般而言，在上式的氧原子被硫代替的情况下，该式代表“硫代羰基”基团。在W是S-烷基的情况下，该式代表“硫代酯”。在W是SH的情况下，该式代表“硫代羧酸”。另一方面，在W是烷基的情况下，上式代表“酮”基团。在W是氢的情况下，上式代表“醛”基团。
术语“被取代/经取代”意图包括有机化合物所有允许的取代基。“允许的”是在本领域那些普通技术人员已知的化合价化学规则的背景之下。在一些情况下，“被取代”通常可以指用如本文所述的取代基来取代氢。然而，如本文中所使用的，“被取代”不涵盖用以识别分子的关键官能团的取代或改变，例如使“被取代”的官能团通过取代变为不同的官能团。例如，“被取代的苯基”必须仍包含苯基部分并且在此定义中不能通过取代而改变成为例如杂芳基(例如吡啶)。在一个宽泛的方面中，允许的取代基包括有机化合物的非环状和环状的、支化和未支化的、碳环和杂环的、芳族和非芳族的取代基。说明性的取代基包括例如本文所述的取代基。对于合适的有机化合物，允许的取代基可以为一种或更多种并且相同或不同。为了本发明的目的，杂原子例如氮可以具有氢取代基和/或本文所述的任何允许的有机化合物取代基，该取代基满足杂原子的化合价。本发明无意于以任何方式被有机化合物允许的取代基所限制。
取代基的实例包括但不限于烷基、芳基、芳烷基、环烷基、杂环烷基、羟基、烷氧基、芳氧基、全卤烷氧基、芳烷氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂芳基烷基、杂芳烷氧基、叠氮基、氨基、卤素、硫代烷基、氧代、酰烷基、羧基酯基、羧基、酰胺基、硝基、酰氧基、氨基烷基、烷基氨基芳基、烷基芳基、烷基氨基烷基、烷氧基芳基、芳基氨基、芳烷基氮基、烷基磺酰基、甲酰胺基烷基芳基、甲酰胺基芳基、羟基烷基、卤代烷基、烷基氨基烷基羧基、氨基甲酰胺基烷基、烷氧基烷基、全卤代烷基、芳基烷氧基烷基等。
实施例
材料和方法.C60购自SES Research且氯化铝和炔烃购自Sigma-Aldrich，并且按原样使用。包括溶剂和电解质盐的其他材料是市售的。无水溶剂获自溶剂纯化系统(Innovative Technologies)。
包含富勒烯多加合物的反应混合物通过安装在Agilent TechnologiesProsStar 210高压液相色谱(HPLC)系统中的5PBB Cosmosil柱(10mm×250mm，来自Nacalai Tesque，Inc.)来分离。1H和13C NMR谱图在Varian Inova-500光谱仪上取得。化学位移以ppm为单位记录并且以残留溶剂峰(CDCl3：对于1H为7.26ppm，对于13C为77.20ppm)为基准。热辅助实时直接分析(TA-DART)高分辨质谱(HRMS)在具有ID-CUBE源(IonSense，Inc.)的LCQ DECA(Thermo-Finnigan LLC)上测量。毛细管温度为200℃，并且毛细管电压在正离子模式下设置为15V。使用氦作为离子化气体。Bruker Daltonics Omniflex MALDI-TOF质谱仪也用于质量测定。基质按照文献程序制备，包含在THF中的7，7，8，8-四氰基对醌二甲烷(10mg/mL)，其具有1％三氟乙酸银作为促进剂。分子溶解在THF中至0.1mg/mL的浓度，并且将2μL该溶液与20μL基质混合。紫外-可见吸收光谱用Agilent 8453二极管阵列分光光度计获得。在手套箱中，在氮气下使用Autolab PGSTAT 10或PGSTAT 20恒电位仪(EcoChemie)以三电极电池配置进行电化学测量。在0.1M TBAPF6甲苯/乙腈(4∶1)溶液中，Pt纽扣(直径1.6mm)电极、Pt丝和浸没在0.01M AgNO3/在乙腈中0.1M六氟磷酸四丁基铵的准内部Ag丝分别用作工作电极、对电极和参比电极。二茂铁/二茂铁盐(Fc/Fc+)氧化还原对用作内标，其观测到的半波电势相对于在甲苯/乙腈(4∶1)溶液中的Ag/Ag+在0.195V至0.203V之间。差示扫描量热法(DSC)在TA仪器Q1000DSC上以10℃/分钟的扫描速率在25℃至200℃或35℃至200℃的范围内测量。热重分析用TGA Q50设备(TA Instruments)在氮气下进行。样品以10℃/分钟从30℃加热至800℃。X射线衍射使用Cu Kα射线在具有XRG 3000发生器的Inel CPS 120位置敏感检测器上使用铝基底在约20分钟收集时间的期间测量。高斯03软件包用于在DFT层面的结构优化和频率计算。B3LYP泛函/6-31G(d，p)基组用于运算。
实施例1
以下实施例描述了被一个或两个四甲基环丁烯基团取代的富勒烯(TMCB-单和TMCB-双)的合成。在经火焰干燥的100mL Schlenk烧瓶中，将AlCl3(148mg，1.11mmol)溶解在10mL无水邻二氯苯(o-DCB)中并且在Ar下在0℃进行搅拌。将2-丁炔(174μL，2.22mmol)逐滴加入该溶液，然后加入C60(400mg，0.555mmol)的20mL o-DCB溶液。在搅拌1小时以确保形成均相之后，逐滴加入DMSO(0.2mL，2.33mmol)并且将溶液缓慢升温至室温。倒入50mL乙醇，并且沉淀物经过滤且用乙醇洗涤数次，然后溶解在100mL甲苯/己烷(1∶1)中。将该溶液通过5cm硅胶垫并且在真空中浓缩。单加合物和双加合物用5PBB Cosmosil柱在甲苯(4mL/分钟)中分离，分别有31.9％(146.6mg)和16.5％(86.0mg)的收率。
TMCB-单的1H NMR(500MHz，CDCl3)；δ(ppm)2.07(s，6H)，1.97(s，6H)。13C NMR(500MHz，CDCl3)：δ(ppm)154.62(2C)，154.21(2C)，147.24(2C)，146.94(2C)，146.91(2C)，146.22(2C)，146.14(2C)，146.06(2C)，145.53(1C)，145.46(2C)，145.39(2C)，145.37(2C)，145.35(2C)，145.26(2C)，144.69(2C)，144.58(2C)，143.21(1C)，143.05(2C)，142.79(2C)，142.49(2C)，142.35(2C)，142.31(2C)，142.25(2C)，142.11(2C)，140.43(2C)，140.37(2C)，139.06(2C)，137.75(2C)，129.22(1C)，128.41(1C)，74.38(2C)，60.38(2C)，53.62(2C)，14.07(2C)，11.56(2C)。
TMCB-双的1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ(ppm)2.22(m，3H)，2.05(m，3H)，2.03-2.02(m，3H)，1.98(m，3H)，1.89(s，3H)，1.85-1.84(m，3H)，1.75(m，3H)，1.66-1.64(m，3H)。13C NMR(500MHz，CDCl3)：δ(ppm)157.49(1C)，157.32(1C)，155.46(1C)，155.14(1C)，155.10(1C)，154.74(1C)，154.62(1C)，154.51(1C)，154.44(1C)，149.94(1C)，149.91(1C)，149.82(1C)，149.60(1C)，148.73(1C)，148.71(1C)，146.64(1C)，148.26(1C)，148.05(1C)，147.91(1C)，147.86(1C)，147.75(1C)，147.57(1C)，147.28(1C)，146.16(1C)，145.97(1C)，145.90(1C)，145.77(1C)，145.75(1C)，145.59(1C)，145.20(1C)，145.04(1C)，144.76(1C)，144.72(1C)，144.59(1C)，144.02(1C)，143.72(1C)，143.60(1C)，142.66(1C)，142.58(1C)，142.55(1C)，141.50(1C)，141.43(1C)，141.36(1C)，141.24(1C)，140.72(1C)，139.99(1C)，139.19(1C)，138.62(1C)，138.52(1C)，138.06(1C)，137.85(1C)，137.16(1C)，137.05(1C)，129.22(1C)，128.41(1C)，125.49(1C)，60.46(4C)，60.10(4C)，60.01(4C)，13.98(2C)，13.87(2C)，11.74(1C)，11.49(1C)，11.42(1C)，11.24(1C)。
ESI MS：单加合物(C68H12[M+H]+计算为829.1012；实测为829.04)，双加合物(C76H24[M]+计算为937.0060；实测为936.99)
实施例2
以下实施例描述了被三个四甲基环丁烯基团取代的富勒烯(TMCB-三)的合成。在经火焰干燥的200mL Schlenk烧瓶中，将AlCl3(741mg，5.56mmol)溶解在25mL无水o-DCB中并且在Ar下在0℃进行搅拌。将2-丁炔(0.88mL，11.1mmol)逐滴加入该溶液，然后加入C60(1.0g，1.39mmol)的50mLo-DCB溶液。在搅拌1小时之后，逐滴加入DMSO(0.89mL，11.4mmol)并且将溶液缓慢升温至室温。倒入100mL乙醇，并且沉淀物经过滤且用乙醇洗涤数次，然后溶解在250mL甲苯/己烷(1∶1)中。将该溶液通过5cm硅胶垫并且在真空中浓缩。用5PBB Cosmosil柱在甲苯(4mL/分钟)中纯化之后获得115mg(7.9％)的产物。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ(ppm)2.16-1.57(m，36H)。13CNMR(500MHz，CDCl3)：δ(ppm)157.81(2C)，157.68(2C)，157.61(2C)，155.49(2C)，155.20(2C)，155.09(2C)，154.94(2C)，154.57(2C)，152.81(2C)，151.51(2C)，151.11(2C)，149.70(2C)，149.64(2C)，149.57(2C)，149.52(2C)，149.45(2C)，149.06(2C)，148.94(2C)，144.54(2C)，144.84(2C)，144.26(2C)，144.23(2C)，115.33(2C)，115.18(2C)，114.84(2C)，114.73(2C)，99.99(2C)，59.90(6C)，59.29(6C)，29.91(6C)，14.15(2C)，13.86(2C)，13.77(2C)，11.65(2C)，11.41(2C)，11.36(2C)。
MALDI-TOF MS：C84H36[M]+计算为1045.1871；实测为1045.22。
实施例3
以下实施例描述了经四甲基环丁烯取代的富勒烯的环氧化。在50mL圆底烧瓶中，将TMCB-单(102mg，0.123mmol)溶解在15mL氯仿中，在0℃下将3-氯过氧苯甲酸(最高纯度77％，76mg，0.339mmol)在5ml氯仿中的溶液逐滴加入其中。在7小时的搅拌期间将溶液缓慢升温至室温，并且在TLC板上检测主产物点。反应混合物用75mL二氯甲烷稀释，并且用NaOH水溶液萃取数次。有机层用MgSO4干燥并且在真空中浓缩。在用1∶13至1∶1甲苯/己烷洗脱剂的梯度二氧化硅柱之后分离100mg(96.1％)产物。
1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ(ppm)1.98(s，6H)，1.87(s，6H)。13C NMR(500MHz，CDCl3)：δ(ppm)153.77(2C)，153.69(2C)，147.20(2C)，146.76(2C)，146.57(2C)，146.30(2C)，146.22(2C)，146.21(4C)，145.69(1C)，145.55(2C)，145.51(2C)，145.43(1C)，145.39(2C)，144.75(2C)，144.70(2C)，143.35(1C)，143.34(1C)，142.94(2C)，142.90(2C)，142.55(2C)，142.49(2C)，142.26(2C)，142.10(2C)，142.19(2C)，141.87(2C)，140.64(2C)，140.62(2C)，138.87(2C)，137.31(2C)，71.38(2C)，71.20(2C)，62.46(2C)，29.90(2C)，12.87(2C)，12.12(2C)。
ESI MS：C68H12O[M+H]+计算为845.0961；实测为845.12。
实施例4
以下实施例描述了被一个或两个四丁基环丁烯取代的富勒烯(TBCB-单和TBCB-双)的合成。在经火焰干燥的50mL Schlenk烧瓶中，将AlCl3(150mg，1.12mmol)溶解在15mL无水o-DCB中并且在Ar下在0℃进行搅拌。将5-癸炔(0.41mL，2.28mmol)逐滴加入该溶液，然后加入C60(200mg，0.28mmol)的50mL o-DCB溶液。在搅拌1小时之后，逐滴加入DMSO(0.2mL，2.33mmol)并且将溶液缓慢升温至室温。倒入35mL乙醇，并且沉淀物经过滤且用乙醇洗涤数次，然后溶解在150mL甲苯/己烷(1∶4)中。将该溶液通过5cm硅胶垫并且在真空中浓缩。单加合物和双加合物用5PBB Cosmosil柱在甲苯(4mL/分钟)中分离，分别有40.1％(111.1mg)和24.1％(85.1mg)的收率。17.7％(35.5mg)的C60经回收。
TBCB-单的1H NMR(500MHz，CDCl3/CS21∶1)：δ(ppm)2.69-2.63(m，4H)，2.47-2.41(m，2H)，2.30-2.24(m，2H)，2.02-1.98(m，2H)，1.91-1.73(m，6H)，1.54-1.50(m，8H)，1.04-1.01(t，12H)。13C NMR(50()MHz，CDCl3/CS21∶1)：δ(ppm)155.19(2C)，153.81(2C)，149.58(2C)，147.25(2C)，146.71(2C)，146.23(2C)，146.06(2C)，145.99(2C)，145.96(2C)，146.87(2C)，145.33(2C)，145.18(2C)，145.16(2C)，144.53(2C)，144.41(2C)，143.08(2C)，143.03(1C)，142.89(1C)，142.74(2C)，142.71(2C)，142.62(2C)，142.31(2C)，142.19(2C)，142.09(2C)，142.08(2C)，141.95(2C)，140.30(2C)，140.09(2C)，138.77(2C)，137.78(2C)，73.98(2C)，64.00(4C)，31.46(2C)，31.43(2C)，29.51(2C)，28.90(2C)，24.34(2C)，23.83(2C)，14.31(2C)，14.28(2C)。
TBCB-双的1H NMR(500MHz，CDCl3/CS21∶1)：δ(ppm)2.55-1.34(m，42H)，1.01-0.90(m，24H)。13C NMR(500MHz，CDCl3/CS21∶1)：δ(ppm)157.71(2C)，157.67(2C)，156.63(2C)，155.55(2C)，154.62(2C)，154.05(2C)，153.75(2C)，153.56(2C)，152.15(2C)，149.32(2C)，148.98(2C)，148.87(2C)，148.47(2C)，147.69(2C)，147.11(2C)，146.16(2C)，145.00(2C)，144.90(2C)，144.85(2C)，144.41(2C)，144.27(2C)，143.61(2C)，142.57(2C)，141.21(2C)，141.14(2C)，139.55(2C)，138.83(2C)，137.31(2C)，63.55(2C)，63.54(2C)，31.40(2C)，31.37(2C)，31.26(2C)，31.19(2C)，30.03(2C)，29.50(2C)，29.38(2C)，28.92(2C)，28.87(2C)，28.72(2C)，24.56(2C)，24.38(2C)，24.30(2C)，23.83(2C)，23.71(2C)，23.65(2C)，14.37(2C)，14.32(2C)，14.28(2C)，14.19(2C)。
ESI MS：C80H36[M+H]+计算为997.2890；实测为997.23
MALDI-TOFMS：C100H72[M]+计算为1273.6448；实测为1273.62
实施例5
以下实施例描述了装置的制造和研究，该装置包括被一个或更多个四烷基环丁烯取代的富勒烯。预图案化的经铟锡氧化物(ITO)涂布的玻璃基底(Thin Film Devices，Inc.)在PEDOT：PSS层的沉积之前立即在丙酮(30分钟)和异丙醇(30分钟)中超声处理，并且经氧等离子清洗(3分钟)。在氮气气氛中以4000rpm旋涂PEDOT：PSS(在水中2wt％至5wt％，Aldrich)并且在150℃(使用加热板)于氮气下退火15分钟。如此获得40nm的PEDOT层。在于硅基底上制备的单独的膜上通过椭圆偏振测量来测定膜厚度。对于活性层，使用1∶1.2的P3HT∶富勒烯在1，2-二氯苯(DCB)中的10mg/mL溶液(在代表性实例中，将1.9mg P3HT和2.3mg富勒烯溶解在0.2mL DCB中)。然后将60μL该溶液在氮气下以1000rpm旋涂至PEDOT层上。基底从旋转夹盘取出并且立即置于手套箱内部的倒置Petri培养皿之下10分钟以促进来自基底上少量残余DCB的溶剂退火。接下来，将太阳能电池置于150℃的加热板上并且在氮气下退火20分钟。如此获得70±5nm的活性层。按照此沉积程序，顶部电极通过25nm厚的Ca膜、接着80nm厚的Al膜的热蒸发而沉积。如由阳极-阴极重叠所限定的，装置面积是1.21mm2。
在黑暗中和在光照下均通过Keithley 6487皮可安培计记录电流密度-电压(J-V)的测量结果。用Oriel 91191 150W全光谱太阳模拟器通过玻璃基底辐照该装置。光照强度用NREL认证的硅光敏二极管校准至100mW/cm2。在这些测量中未校正光谱失配。
实施例6
在以下实施例中，研究了在实施例中所述的经取代富勒烯的电化学性质。C60具有三重简并和低激发(low-lying)的LUMO能级，从而可以用至多六个电子还原。图5示出PCBM和(a)TMCB单加合物、双加合物和三加合物、(b)TBCB单加合物和双加合物的循环伏安图(在N2下，在甲苯/乙腈(4∶1)中0.1M Bu4NPF6，Pt(WE)，Pt丝(CE)，Ag/AgNO3(RE)，扫描速率0.1V/秒，Fc/Fc+内标E1/2在0.20V)。如图5所示，相对于在约200mV(±0.5mV)处的二茂铁/二茂铁盐(Fc/Fc+)内标峰，在无水无空气的条件下在官能化富勒烯中保留了三个或四个可逆的氧化还原波。
单加合物(TMCB-单和TBCB-单)示出四个可逆的氧化还原峰(图5A至图5B)，其与PCMB相比全部向负电势偏移了约100mV，而双加合物示出相对于单加合物的另外约200mV的偏移。所测得的半波电势与所估算的相对于真空能级的LUMO能级一起在表1中列出。三加合物的循环伏安图包含三组主要的氧化还原峰，以及另一组峰，其可以归因于顽固的四加合物杂质。(图5A)三个主要的氧化还原电势与双加合物相比进一步偏移了约200mV。图5A和图5B中示出的可逆的氧化还原曲线组证实官能化保留了C60的关键电子接受特性。自PCBM的氧化还原曲线的显著负偏移和LUMO能级的相应提高(对于TMCB-单为90meV，对于TMCB-双为260meV，并且对于TMCB-三为450meV)远远大于茚-C60单加合物和双加合物(分别为50meV和170meV)。该行为与以下理论一致：在稠合四元环之间使用更小的角度可以有效地增加在悬挂的环丁烯部分和C60中心状态之间的π轨道相互作用。
在形状和电势位置方面，TMCB加合物和TBCB加合物的循环伏安图是相似的，但TBCB加合物显示出略微更负的氧化还原电势。考虑到TBCB系列更高的LUMO，可以预期在光伏装置中相对于由TMCB加合物所获得的略微更高的VOC。
实施例7
在以下实施例中，研究了在实施例中所述的经取代富勒烯的光物理特性。
BHJ装置的可见和近红外光谱吸收可以是太阳能电池效率的决定因素。JSC通常取决于产生的载流子的数目和其迁移率。虽然JSC通常由给体聚合物的光子收集来控制，但是受体更强的可见光吸收也可以促进光的捕获。具体地，PCBM弱的光吸收被认为是限制因素，并且引起了对更昂贵的C70受体材料的兴趣。在图6中示出了相对于PCBM，新的富勒烯衍生物在CHCls中的比较吸收光谱(400nm至800nm)，为(a)PCBM(2.4×10-5M)和TMCB-单(2.5×10-5M)、双(2.4×10-5M)和三(2.0×10-5M)和(b)TBCB-单(2.3×10-5M)和双(1.3×10-5M)。环丁烯官能化的富勒烯显示出相对于PCBM相似或更高的吸收率。对于更高级的加合物观察到更强烈的吸收，其与富勒烯的去对称化相一致。由降低的富勒烯对称性获得的更多允许的跃迁可能因此潜在地产生有机光伏装置更高的整体性能。对于TMCB-单化合物和TBCB-单化合物，约430nm的较尖锐的吸收峰自PCBM的吸收峰略微红移。此外，作为区域异构体(regioisomer)混合物的结果，双加合物和三加合物显示出更宽的吸收。基于其吸收性质，新的富勒烯衍生物看来在更高的吸收率和约700nm红移吸收边方面提供了优于PCBM的优势。吸收边的波长λ起始从697nm至751nm变化，并且对于双加合物观察到比单加合物和PCBM更长的波长(表1)。三加合物是56-π-电子富勒烯，并且以小的λ起始值偏离该趋势。如图7和表1所汇总的，富勒烯的带隙和HOMO能级由λ起始和LUMO能级计算。在图7中，能级相对于根据定义设置为零的真空能级绘出。
表1.由紫外-可见吸收和循环伏安法计算的HOMO和LUMO能量。
a半波电势，0.5(Ep.a.+Ep.c.)；Ep.a.，阳极峰电势；
Ep.c.阴极峰电势；b起始还原电势；cLUMO(eV)＝-e(E起始+4.60)；
起始吸收波长；eHOMO＝LUMO-E带隙[eV]；f带隙＝hc/λ起始，
将[J]转换成[eV]；h，普朗克常数；c，光速。
实施例7
在以下实施例中，研究了在实施例中所述的经取代富勒烯的热性能。分子的热稳定性通过热重分析(TGA)测定，其在200℃下显示出小于5％的较小重量损失。所有官能化富勒烯均不如原始C60稳定，所述原始C60具有高达500℃至600℃的卓越的热稳定性。C60衍生物通常在约150℃下显示出形态的改变或分解，并且在聚合物太阳能电池制造中所使用的典型退火温度影响其性能。为了进一步研究富勒烯加合物的热性能和退火的效果，在25℃至200℃的范围内进行了差示扫描量热法(DSC)实验。(图8)在第一个循环中，对于TMCB-双和TMCB-三分别在90℃至150℃和80℃至190℃观察到强而宽的放热流。(图8A)相比之下，TMCB-单示显示出小的吸热峰，其在约110℃(甲苯的沸点)开始出现。第二个DSC循环对于所有化合物来说是无特征的。(图8B)四丁基环丁烯的单加合物和双加合物相对于其四甲基对应物显示出较平的热流。(图8C至8D)
然后通过原子力显微镜(AFM)研究了在150℃下退火20分钟之后由P3HT形成的BHJ。图9示出膜的轻敲式原子力显微镜(1μm窗口)的相和形貌图，所述膜由(a)PCBM，(b)TMCB-单，(c)TMCB-双，和(d)TMCB-三制得。P3HT用作所有装置的给体。PEDOT：PSS用作底层。所有BHJ在150℃下退火20分钟。在形貌图中测量并且示出均方根粗糙度。在具有更高级加合物的膜中观察到更大的粒度(均方根粗糙度)和更显著的相分离。P3HT/TMCB-单的形态最近似P3HT/PCBM共混物的粗糙度。
为了确定对于更高级加合物在DSC和AFM中观察到的任何特征是否反映了热分解或是否仅反映了形态变化，在三个DSC循环之后测量了富勒烯衍生物的1H NMR光谱。TMCB-双获得了TMCB-单的峰，且TMCB-三获得了TMCB-单和TMCB-双的峰。不希望被理论束缚，含多加合物的BHJ层的更大的相分离可能是由于富勒烯多加合物在退火时分解为较少官能化的加合物。TMCB-单、TBCB-单和TBCB-双在三个DSC循环之后的1H NMR光谱没有显示出任何可检测到的变化，从而确认了与TMCB多加合物相比优越的热稳定性。
为了确定结晶化是否也可能是TMCB多加合物在高温下的放热DSC转变的原因，进行了X射线衍射实验。观察到TMCB和TBCB单加合物是单一区域异构体，据推测如普通的C60狄尔斯-阿尔德环加成产物那样以[6，6]-闭合的方式稠合于C60，并且表现出微结晶度。在环丁烯-C60上的丁基产生比甲基更大的晶格间距对于多加合物，异构体混合物降低了样品的结晶度，并且TMCB-双即使在三个DSC循环之后也保持无定形状态。不希望被理论束缚，对于多加合物所观察到的DSC放热转变可以归结为逆环加成反应的结果。
实施例8
以下实施例描述了在实施例中所述的经取代富勒烯的有机光电性能。图10示出对于PCBM、TMCB-单、TMCB-双和TMCB-三来说，体异质结PSC在AM 1.5的光照下在100mW/cm2下的电流密度-电压(J-V)特性。ITO(150nm)/PEDOT：PSS(40nm)/P3HT：富勒烯(75nm)/Ca(25nm)/Al(80nm)用于装置制造。特别地，将TMCB-单、TMCB-双和TMCB-三与公知的P3HT/PCBM体系相比较。如基于LUMO能级所预测的，TMCB-单给出比PCBM更高的开路电压。P3HT/TMCB-单体系还显示出与P3HT/PCBM装置可比较的短路电流密度、填充因子和PCE(η)。TMCB-双的J-V曲线显示出更高的VOC，与其更高的LUMO能级一致，但低得多的JSC和降低的填充因子导致效率差。更高级富勒烯环丁烯加合物的热不稳定性可能导致更低的效率。P3HT/TMCB-三电池的性能显示出甚至更低的JSC。一个有趣的特征是TMCB-三的开路电压比TMCB-双的更小。该差异可能是由于TMCB-三在退火时的过度分解所致。相应地，所计算的P3HT/TMCB-单(2.49％，其可与P3HT/PCBM(2.57％)相比较)的PCE(表2)和P3HT/TMCB-双更小的值(1.35％)和P3HT/TMCB-三的值(0.65％)(表2)与在AFM图像上发现的相分离程度和均方根粗糙度一致。
为了获得具有更长烷基链的富勒烯加合物的优化性能，具有TBCB-单和TBCB-双的装置在90℃下退火。P3HT/TBCB-单共混物产生了与P3HT/PCBM相比更高的VOC(0.64V)和JSC(9.72mA/cm2)，但在共混物中提高的电阻导致更低的填充因子和可比较的PCE(2.43％)。P3HT/TBCB-双电池的降低的VOC(0.61V)和JSC(1.37mA/cm2)导致了低的PCE(0.23％)，表明由多加合物获得了较不期望的性能。此外，来自不同退火条件(90℃和120℃)的J-V曲线的比较反映了在高温下的热退火对电池的负面影响。
表2.OPV装置的特性a
a定义：短路电流密度，JSC；开路电压，VOC；填充因子，FF；PCE，η。
实施例9
以下实施例描述了对经环丁烯取代的富勒烯、和环丁烯取代基与富勒烯的π键之间的相互作用的研究。为了在化学上探究环丁烯富勒烯的电子亲和力大幅降低是在环丁烯双键和C60π体系之间强相互作用的结果的假设，进行了简单的实验以通过用3-氯过苯甲酸(mCPBA)的环氧化反应来移除双键。(图4)该反应以96％的收率进行，并且产物具有与起始材料显著不同的极性，这有助于纯化。产物的识别得到1H和13C NMR谱图以及HRMS的支持。TBCB-单的环氧化反应是不成功的，据推测是反应位点周围位阻的结果，并且仅回收了起始材料。
TMCB-Ep的循环伏安法示出如其他单加合物的四个可逆的氧化还原峰，但半波电势位于原始C60和TMCB-单化合物的半波电势之间约一半的位置。(图11)在表3中汇总了TMCB-Ep的半波电势。C60和TMCB-Ep的LUMO能级之间的差异是60meV，而TMCB-Ep和TMCB-单的LUMO能级之间的差距是50meV。根据此观察可以得出结论，在共面的环丁烯和C60π体系之间的轨道相互作用促成了所观察到的LUMO升高。TMCB-Ep的电子亲和力仍低于C60，这可能是σ-π超共轭相互作用的结果。
为了进一步支持此推断，进行了TMCB-单和TMCB-Ep的量子化学密度泛函理论(DFT)计算(B3LYP泛函/6-31G(d，p)基组)。几何优化的结构具有对TMCB-单为-5.57eV和-3.04eV的HOMO和LUMO能级，以及对TMCB-Ep为-5.69eV和-3.16eV的HOMO和LUMO能级。这些结果还表明环丁烯部分的环氧化反应降低了LUMO能级。在C60笼和所附接的官能团之间的计算距离对于TMCB-单和TMCB-Ep为和其足够短以允许共面π轨道相互作用。在TMCB-单的LUMO表示中，显然在环丁烯部分的双键上的波函数和在相邻的C60π轨道上的波函数具有相反的符号。不希望被任何理论束缚，C60的LUMO能级由于该在两个部分之间的密切π-π相互作用可以得以有效地升高。另一方面，对于TMCB-Ep，在甲基的C-Hσ键和C60π体系之间的超共轭相互作用对于大部分MO来说是显著的，而不是共面π相互作用。
总而言之，经由原位产生的环丁二烯中间体和C60之间的狄尔斯-阿尔德环加成反应，产生了两类四烷基环丁烯-C60加合物。形成了具有四烷基环丁烯基团的单加合物、双加合物和三加合物，并且比较了其电化学性能、光物理性能和热性能。揭示在装置制造中的热退火过程对新的富勒烯双加合物和三加合物是有害的，引起大的相分离和低的PCE。环丁烯加合物的结构优势经由环丁烯的环氧化反应得以证明，其确认在C60π体系和双键π轨道之间的强共面π轨道相互作用有助于提高LUMO能级。基于这些结果，体异质结聚合物太阳能电池的n型材料可以经化学改性以精调其电子性质和因而精调在有机太阳能电池中所得的开路电压。
由此已描述了本发明一些实施方案的若干方面，应当理解各种变化、修改和改进对本领域那些技术人员是易于发生的。这样的变化、修改和改进旨在作为本公开的一部分，并且旨在处于本发明的精神和范围内。因此，上述说明和附图仅作为举例。
Claims (96)
1.一种装置，其包括：
包含碳纳米结构的组合物，所述碳纳米结构包含至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基，所述环丁基和环丁烯基中任何一个任选地被取代；和
至少一个与所述组合物电化学连通的电极。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述碳纳米结构包含芳族环的稠合网状结构，任选地包含所述稠合网状结构终止于其的边界，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基经由所述网状结构的至少一个环原子附接于所述网状结构。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的环原子与所述芳族环的网状结构的环原子形成共价键。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的两个环原子与所述芳族环的网状结构的两个环原子形成共价键。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述碳纳米结构包含两个任选地被取代的环丁烯基。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述碳纳米结构包含三个任选地被取代的环丁烯基。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述碳纳米结构是富勒烯、纳米管、石墨烯或石墨。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述碳纳米结构是单壁纳米管或多壁纳米管。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述碳纳米结构是富勒烯。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基被给电子基团所取代。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基没有被吸电子基团所取代。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述碳纳米结构包含环丁烯基。
13.根据权利要求2所述的装置，其中所述碳纳米结构包含具有以下结构的环丁烯基：
其中：
包括所述碳纳米结构的芳族环的稠合网状结构；并且
R1至R4能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述碳纳米结构包含以下结构：
其中：
A是碳纳米结构；并且
R1至R4能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中R1至R4是烷基。
16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中R1至R4是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、或己基。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中R1至R4是甲基。
18.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中R1至R4是丁基。
19.根据权利要求1所述的装置，其中所述碳纳米结构包含环丁基。
20.根据权利要求2所述的装置，其中所述碳纳米结构包含具有以下结构的环丁基：
其中：
包含所述碳纳米结构的芳族环的稠合网状结构；并且
R1至R6能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代，或R1至R6中的任何两个连接以形成任选被取代的环。
21.根据权利要求1所述的装置，其中所述碳纳米结构包含以下结构：
其中：
A是碳纳米结构；并且
R1至R6能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代，或R1至R6中的任何两个连接以形成任选被取代的环。
22.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中R5和R6连接以形成任选被取代的环。
23.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中R5和R6连接以形成环氧环。
24.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中R1至R4中的至少一个不是氢。
25.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中R1至R6中的至少一个不是氢。
26.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置是电池、电容器、晶体管、催化剂体系、太阳能电池、或者化学传感器或生物传感器。
27.一种光伏装置，包括：
电子给体材料；和
与所述电子给体材料相接触的电子受体材料，所述电子受体材料包括含环丁基的基团和/或含环丁烯基的基团。
28.根据权利要求27所述的光伏装置，其中电子受体材料包含碳纳米结构，所述碳纳米结构包括所述含环丁基的基团和/或含环丁烯基的基团。
29.根据权利要求28所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构包含芳族环的稠合网状结构，任选地包含所述稠合网状结构终止于其的边界，其中所述环丁基和/或环丁烯基经由所述网状结构的至少一个环原子附接于所述网状结构。
30.根据权利要求29所述的光伏装置，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的环原子与所述芳族环的网状结构的环原子形成共价键。
31.根据权利要求29所述的光伏装置，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的两个环原子与所述芳族环的网状结构的两个环原子形成共价键。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构包含两个任选地被取代的环丁烯基。
33.根据权利要求28至31中任一项所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构包含三个任选地被取代的环丁烯基。
34.根据权利要求28至33中任一项所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构是富勒烯、纳米管、石墨烯、或石墨。
35.根据权利要求28至34中任一项所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构是单壁纳米管或多壁纳米管。
36.根据权利要求28至34中任一项所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构是富勒烯。
37.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基被给电子基团所取代。
38.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基没有被吸电子基团所取代。
39.根据权利要求28所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构包含环丁烯基。
40.根据权利要求28所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构包含具有以下结构的环丁烯基：
其中：
包含所述碳纳米结构的芳族环的稠合网状结构；并且
R1至R4能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代。
41.根据权利要求28所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构包含以下结构：
其中：
A是碳纳米结构；并且
R1至R4能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代。
42.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中R1至R4是烷基。
43.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中R1至R4是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、或己基。
44.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中R1至R4是甲基。
45.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中R1至R4是丁基。
46.根据权利要求28所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构包含环丁基。
47.根据权利要求28所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构包含具有以下结构的环丁基：
其中：
包含所述碳纳米结构的芳族环的稠合网状结构；并且
R1至R6能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代，或R1至R6中的任何两个连接以形成任选被取代的环。
48.根据权利要求28所述的光伏装置，其中所述碳纳米结构包含以下结构：
其中：
A是碳纳米结构；并且
R1至R6能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代，或R1至R6中的任何两个连接以形成任选被取代的环。
49.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中R5和R6连接以形成任选被取代的环。
50.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中R5和R6连接以形成环氧环。
51.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中R1至R4中的至少一个不是氢。
52.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中R1至R6中的至少一个不是氢。
53.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中所述电子给体材料包含导电聚合物。
54.根据权利要求53所述的光伏装置，其中所述导电聚合物是聚(噻吩)。
55.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中所述电子受体材料和所述电子给体材料相互接触以形成体异质结。
56.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中在基本相同的条件下，所述光伏装置表现出相对于基本相同但缺少所述含环丁基物类和/或含环丁烯基物类的光伏装置更高的开路电势。
57.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中在基本相同的条件下，所述光伏装置表现出相对于基本相同但缺少所述含环丁基物类和/或含环丁烯基物类的光伏装置更高的效率。
58.根据前述权利要求中任一项所述的光伏装置，其中所述光伏装置是太阳能电池。
59.一种用于制造装置的方法，包括：
使碳纳米结构与环丁烯基前体反应以产生包含任选被取代的环丁烯基的官能化碳纳米结构；以及
将所述官能化碳纳米结构布置为与电极电化学连通。
60.根据权利要求59所述的方法，其中所述反应包括暴露于路易斯酸。
61.根据权利要求60所述的方法，其中所述路易斯酸是AlCl3。
62.根据权利要求59所述的方法，其中所述环丁烯基前体包括炔烃物类。
63.根据权利要求62所述的方法，其中所述炔烃物类具有以下结构：
其中Ra和Rb能够相同或不同，并且是氢、烷基或杂芳基，其中任何一个任选地被取代。
64.根据权利要求63所述的方法，其中Ra和Rb中至少一个不是氢。
65.根据权利要求63所述的方法，其中Ra和Rb二者都是烷基。
66.根据权利要求59所述的方法，其中所述碳纳米结构包含芳族环的稠合网状结构，任选地包含所述稠合网状结构终止于其的边界，其中所述至少一个环丁烯基经由所述网状结构的至少一个环原子附接于所述网状结构。
67.根据权利要求66所述的方法，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的环原子与所述芳族环的网状结构的环原子形成共价键。
68.根据权利要求66所述的方法，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基的两个环原子与所述芳族环的网状结构的两个环原子形成共价键。
69.根据权利要求59所述的方法，其中所述官能化碳纳米结构包含两个任选地被取代的环丁烯基。
70.根据权利要求59所述的方法，其中所述官能化碳纳米结构包含三个任选地被取代的环丁烯基。
71.根据权利要求59所述的方法，其中所述碳纳米结构是富勒烯、纳米管、石墨烯、或石墨。
72.根据权利要求59所述的方法，其中所述碳纳米结构是单壁纳米管或多壁纳米管。
73.根据权利要求59所述的方法，其中所述碳纳米结构是富勒烯。
74.根据权利要求59所述的方法，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基被给电子基团所取代。
75.根据权利要求59所述的方法，其中所述至少一个环丁基和/或至少一个环丁烯基没有被吸电子基团所取代。
76.根据权利要求59所述的方法，其中所述环丁烯基具有以下结构：
其中：
包含所述碳纳米结构的芳族环的稠合网状结构；并且
R1至R4能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代。
77.根据权利要求59所述的方法，其中所述官能化碳纳米结构包含以下结构：
其中：
A是所述碳纳米结构；并且
R1至R4能够相同或不同，并且是氢、羟基、卤素、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、芳基、杂芳基或杂环基，其中任何一个任选地被取代。
78.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中R1至R4是烷基。
79.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中R1至R4是甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。
80.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中R1至R4是甲基。
81.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中R1至R4是丁基。
82.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中R1至R4中的至少一个不是氢。
83.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中R1至R6中的至少一个不是氢。
84.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
在导致所述环丁烯基转化成任选被取代的环丁基的条件下使所述官能化碳纳米结构反应。
85.根据权利要求84所述的方法，其中所述官能化碳纳米结构暴露于含有过氧化物的试剂，导致所述环丁烯基的环氧化。
86.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
在导致所述官能化碳纳米结构发生裂环反应的条件下使所述官能化碳纳米结构反应，使得产生烯烃物类，其中所述烯烃物类不与所述碳纳米结构结合。
87.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
使所述官能化碳纳米结构在导致所述官能化碳纳米结构的至少一个原子或化学基团被不同的第二原子或化学基团替代的条件下，或在导致所述官能化碳纳米结构的至少一个原子或化学基团连接至不同的第二原子或化学基团的条件下反应。
88.根据权利要求87所述的方法，其中所述反应包括加热。
89.根据权利要求87所述的方法，其中所述反应包括暴露于酸或碱。
90.根据权利要求87所述的方法，其中所述反应包括光化学反应。
91.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括将所述官能化碳纳米结构布置在电池内。
92.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括将所述官能化碳纳米结构布置在电容器内。
93.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括将所述官能化碳纳米结构布置在晶体管内。
94.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括将所述官能化碳纳米结构布置在催化剂体系内。
95.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括将所述官能化碳纳米结构布置在太阳能电池内。
96.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括将所述官能化碳纳米结构布置在化学传感器或生物传感器内。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US20090306427A1 (en) * | 2006-03-01 | 2009-12-10 | Yadienka Martinez-Rubi | Chemical Functionalization of Carbon Nanotubes |
| CN101720305A (zh) * | 2007-03-07 | 2010-06-02 | 麻省理工学院 | 包括纳米管和富勒烯的纳米级制品的官能化 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| P.B.J.DRIESSEN ET AL.: "Aluminum trichloride .sigma.complexes of cyclobutadienes", 《JOURNAL OF AMERICAN SOCIETY》 * |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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