CN105153085A - 一种二苯并呋喃的衍生物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二苯并呋喃的衍生物及其制备方法和应用，所述二苯并呋喃的衍生物的制备方法：对溴苯甲醚和对甲氧基苯胺经碳-氮偶联得到前体1；前体1与叔丁氧羰基保护的4,4ˊ-二溴二苯胺经两步反应得到前体2，前体1与叔丁氧羰基保护的3,6-二溴咔唑经两步反应得到前体3；用上述前体分别与2,8-二溴二苯并呋喃在钯催化剂的作用下经碳-氮偶联，得到二苯并呋喃的衍生物。本发明制备的二苯并呋喃的衍生物，易于合成，成本低廉，玻璃化转变温度高，热稳定性好，是性能优良的空穴传输材料，将其用于钙钛矿太阳能电池中，取得了良好地效果。

Description

一种二苯并呋喃的衍生物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种二苯并呋喃的衍生物及其制备方法和应用，太阳能电池领域。
背景技术
近年来，一种基于有机/无机复合钙钛矿材料的全新太阳能电池由于其高的转换效率、液/气相等简单的制备工艺和极低的加工成本等优点，引起了国际学术界的高度重视。目前，钙钛矿太阳能电池已成为当今光伏领域内重要的研究热点之一(电子元件与材料，2014,33(8))。
在钙钛矿太阳能电池的器件结构中，空穴传输材料是重要的组成部分，它起到传输空穴的作用。起初，钙钛矿太阳能使用的是液态电解质，但是液态电解质易泄露，封装困难；并且钙钛矿层易被电解质分解，导致电池稳定性降低，寿命缩短。采用固态的有机空穴传输材料代替液态电解质有效地解决了这一问题。目前，文献报道的高效率钙钛矿太阳能电池使用较多的空穴传输材料是Spiro-OMeTAD(Phys.Chem.Chem.Phys.2012,14,779-789；Appl.Phys.Lett.2012,100,173512-173514；Adv.EnergyMater.2011,1,407–414)，但是其合成价格很高，是黄金价格的五倍以上，在电池的成本中占有较大的比重。科研工作者也在不断尝试新型的有机空穴传输材料(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,4085-4088；Adv.EnergyMater.2014,1401185；Phys.Chem.Chem.Phys.,2015,17,5991-5998)，包括有机小分子化合物和聚合物材料。但是，有机小分子化合物玻璃化转变温度较低，材料极易结晶，导致器件不稳定，重复性较差；聚合物材料分子量不确定，难以实现工业化生产。
发明内容
针对以上技术问题，本申请发明人用廉价的二苯并呋喃代替昂贵的螺芴核，在其2,8-位引入具有优良空穴传输性能的二芳胺或咔唑基团。引入的二芳胺或咔唑基团呈枝状，一方面可使分子具有空间三维结构，避免材料结晶；另一方面可以大大提高材料的热稳定性，进而提高电池效率。
本发明所要解决的技术问题是提供一种二苯并呋喃的衍生物及其制备方法和应用，制备工艺简单、成本低廉，得到具有优良空穴传输性能的材料。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种二苯并呋喃的衍生物，具有下列结构中的一种：
本发明还提供一种二苯并呋喃的衍生物的制备方法，包括：
1)前体1的合成：将对溴苯甲醚、对甲氧基苯胺和叔丁醇钾按摩尔比1.0：1.1：1.2混合，得混合物Ⅰ，向混合物Ⅰ中加入甲苯，混匀，氮气保护下，加入钯催化剂和膦配体，钯催化剂、膦配体、对溴苯甲醚的摩尔比为0.005：0.01：1，110℃反应5小时，得前体1；
2)前体2的合成：将4,4'-二溴二苯胺与(BOC)2O(二碳酸二叔丁酯)按摩尔比1：1混合，得混合物Ⅱ，向混合物Ⅱ中加入四氢呋喃(THF)，混匀，再加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)，混合均匀，所述4-二甲氨基吡啶与4,4'-二溴二苯胺的摩尔比为0.1：1，氮气保护下，65℃反应2h，得中间体1；将中间体1和前体1按摩尔比1:2.2混合均匀，得混合物Ⅲ，向混合物Ⅲ中加入甲苯，混匀，氮气保护下，加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和中间体1的摩尔比为2.5：0.005：0.01：1，110℃反应4h，重结晶，得中间体2；向中间体2中加入二氯甲烷溶解后，加入三氟乙酸，氮气保护下，20-25℃搅拌10分钟，重结晶，得前体2；
3)前体3的合成：将3,6-二溴咔唑与(BOC)2O按摩尔比1：1混合，得混合物Ⅳ，向混合物Ⅳ中加入THF，混匀，再加入DMAP，混合均匀，所述DMAP与3,6-二溴咔唑的摩尔比为0.1：1，氮气保护下，65℃反应2h，得中间体3；将中间体3和前体1按摩尔比1:2.2混合均匀，得混合物Ⅴ，向混合物Ⅴ中加入甲苯，混匀，氮气保护下，加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和中间3的摩尔比为2.5：0.04：0.08：1，110℃反应3小时，重结晶，得中间体4；向中间体4中加入二氯甲烷溶解后，加入三氟乙酸，氮气保护下，20-25℃搅拌10分钟，重结晶，得前体3；
4)将前体1和2,8-二溴二苯并呋喃按摩尔比2.2:1混合，得混合物Ⅵ，向混合物Ⅵ中加入甲苯，混合均匀，氮气保护下加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和2,8-二溴二苯并呋喃的摩尔比为2.5：0.02：0.04：1.0，加热至80℃反应8小时，重结晶，得二苯并呋喃的衍生物BF-001；
5)将前体2和2,8-二溴二苯并呋喃按摩尔比(2.2～2.5):1混合，得混合物Ⅶ，向混合物Ⅶ中加入甲苯，混合均匀，氮气保护下加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和2,8-二溴二苯并呋喃的摩尔比为2.5：(0.02～0.04)：(0.04～0.08)：1.0，加热至110℃反应9小时，重结晶，得二苯并呋喃的衍生物BF-002；
6)将前体3和2,8-二溴二苯并呋喃按摩尔比(2.2～2.5):1混合，得混合物Ⅷ，向混合物Ⅷ中加入甲苯，混合均匀，氮气保护下加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和2,8-二溴二苯并呋喃的摩尔比为2.5：(0.02～0.04)：(0.04～0.08)：1.0.加热至110℃反应20小时，重结晶，得二苯并呋喃的衍生物BF-003。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，在2)、3)、4)、5)和6)中，所述重结晶的溶剂为正己烷、甲苯、乙酸乙酯中的一种或两种。
进一步，在1)、2)、3)、4)、5)和6)中，所述钯催化剂为Pd2dba3(三(二卞叉丙酮)二钯)、醋酸钯、Pd(dppf)Cl2(1,1'-二(二苯膦基)二茂铁二氯化钯(II))中的一种；所述膦配体为三叔丁基膦、三叔丁基膦四氟硼酸盐、DPEphos(双(2-二苯基膦)苯醚)中的一种；
进一步，在2)、3)、4)、5)和6)中，所述有机碱为叔丁醇钾或叔丁醇钠。
本发明还提供一种上述二苯并呋喃的衍生物在钙钛矿太阳能电池器件中的应用。
本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池器件，包括：FTO玻璃基片、致密TiO2层、多孔TiO2层、钙钛矿层、空穴传输层和Ag电极，所述空穴传输层采用上述二苯并呋喃的衍生物制成。
本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池器件的制备方法，包括：首先在洗净、干燥、并用紫外线-臭氧处理过的FTO玻璃基片上，用0.15-0.3mol/L双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯的丁醇溶液旋涂成膜三次，每次旋涂后，FTO玻璃基片在125℃干燥5min，第三次干燥后，FTO玻璃基片在500℃灼烧15min，形成致密TiO2层，然后旋涂TiO2浆料的乙醇溶液，TiO2浆料与乙醇(所用乙醇为纯乙醇)的质量比为4:7，500℃灼烧30min，形成多孔TiO2层，再将FTO玻璃基片转入手套箱中，旋涂10.3mol/LPbI2的DMF溶液，90℃烘干15min，最后将上述烘干的FTO玻璃基片浸没在6mg/mLCH3NH3I的异丙醇溶液中20-30s，异丙醇淋洗后，70℃烘干10min，冷却后旋涂72.3mg/mL二苯并呋喃的衍生物的氯苯溶液，转入真空蒸镀室蒸镀Ag电极，制得钙钛矿太阳能电池器件。
本发明所采用的原料均能够从市场上购买到或按照现有技术合成出。
本发明的有益效果：
1)本发明所述的化合物的电化学结果表明，其HUMO能级在-5.20～-5.25eV之间，可以和钙钛矿层的能级(-5.43eV)很好的匹配；
2)本发明所述的化合物由于具有枝状的结构，热稳定性较好，玻璃化转变温度较高，可以形成很好的无定形膜，有利于电池性质的稳定。其热力学性质如下表所示：
表1化合物的热力学性质
化合物 BF-001 BF-002 BF-003
Tg/℃ 105 130 135
Tm/℃ 223 292.5 298
Td/℃ 301 412 430
其中，Tg表示玻璃化转变温度，Tm表示熔点,Td表示分解温度。
3)本发明所述的化合物制备工艺简单，原料易得、价格低廉，非常适宜工业化生产。
4)本发明所述的化合物在钙钛矿太阳能电池器件的光电转换效率较高，说明本发明所述化合物是一类性能优良的空穴传输材料。
附图说明
图1为本发明所述化合物作为空穴传输材料制成的钙钛矿太阳能电池器件的结构图，其中，各标号所代表的部件如下：
1、玻璃基片，2、FTO阴极，3、TiO2电子传输层，4、钙钛矿层，5、空穴传输层，6、Ag电极；
图2为由本发明所述化合物BF-002作为空穴传输材料制成的钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
图3为由本发明所述化合物BF-003作为空穴传输材料制成的钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一前体1的制备
反应路线如下所示：
2L三口瓶内依次加入149.6g(0.8mol)对溴苯甲醚，108.3g(0.88mol)对甲氧基苯胺和107.5g(1.2mol)叔丁醇钾，得混合物Ⅰ，向混合物Ⅰ中加入800g甲苯，通N2置换10min后，再投入0.9g(0.004mol)醋酸钯，1.62g(0.008mol)三叔丁基膦，110℃回流反应5小时。加水淬灭反应，分液，萃取，减压脱去溶剂，得粗品。粗品经甲苯和乙酸乙酯混合溶剂(质量比3:1)重结晶，得119g浅黄色固体，收率64.9％。GC-MS：C14H15NO2:计算值:229.11,实测值[M]+＝229.27。
实施例二前体2的制备
反应路线如下所示：
中间体1的合成：
向容积为500mL三口瓶中加入20g(0.06mol)4,4'-二溴二苯胺和13.1g(0.06mol)(BOC)2O，混合均匀，得混合物Ⅱ，向上述混合物Ⅱ中加入100gTHF(四氢呋喃)，氮气保护。向体系中加入0.75g(0.006mol)DMAP(4-二甲氨基吡啶)，65℃反应2h。反应毕，降温至20-25℃，减压除去溶剂，得棕色油状物，硅胶柱过滤，得51.6g白色固体，收率98％。LC-MS：C17H17Br2NO2，计算值:424.96,实测值:[M+2]+＝427.13。
中间体2的合成：
向2L三口瓶中加入42.7g(0.1mol)中间体1，50.4g(0.22mol)前体1(通过实施例一制备)，得混合物Ⅲ。向混合物Ⅲ中加入800g甲苯，通氮气保护。然后加入28.0g(0.25mol)叔丁醇钾，0.46g(5.0×10-4mol)Pd2(dba)3，0.20g(0.001mol)三叔丁基膦，110℃回流反应4h。反应毕，体系降温至20-25℃，抽滤，减压除去溶剂，正己烷重结晶，得61.6g白色固体，收率：85％。LC-MS:C45H45N3O6,计算值:723.86,实测值:[M+H]+＝724.35。
前体2的合成：
250mL三口瓶中加入12.3g(0.017mol)中间体2，60g二氯甲烷，开启搅拌。待完全溶解后向体系中加入49.2gTFA(三氟乙酸)，20-25℃反应10min。反应毕，减压除去溶剂，得黑色固体。甲苯重结晶，得8.48g白色固体。收率80％。LC-MS:C40H37N3O4:计算值:623.74,实测值[M+H]+＝624.47。
实施例三前体3的制备
反应路线如下所示：
中间体3的合成：
投料比及制备工艺同中间体1的合成。得到白色固体15.1g，收率95％。LC-MS：C17H12BrNO2,计算值：422.95,实测值:[M+2]+＝425.11。
中间体4的合成：
向100mL三口瓶中加入2.4g(0.01mol)中间体3，5.0g(0.022mol)前体1(通过实施例一制备)，得混合物Ⅴ。向混合物Ⅴ中加入50g甲苯，通氮气保护。然后加入2.4g(0.025mol)叔丁醇钠，0.29g(4×10-4mol)Pd(dppf)Cl2，0.24g(8×10-4mol)三叔丁基膦四氟硼酸盐，混合均匀，开启机械搅拌，110℃反应3h。反应毕，体系降温至20-25℃，抽滤，减压除去溶剂，乙酸乙酯重结晶，得6.0g白色固体，收率：84.7％。LC-MS:C45H43N3O6,计算值:721.32,实测值:[M+H]+＝722.34。
前体3的合成：
前体3的制备过程同前体2的合成，粗品经甲苯和正己烷重结晶(质量比4:1)，得12.0g白色固体。收率83％。LC-MS:C40H35N3O4:计算值:621.26,实测值[M+H]+＝622.42。
实施例四BF-001的制备
反应路线如下所示：
向250mL三口瓶中加入5.04g(0.022mol)前体1(通过实施例一制备)和3.26g(0.01mol)2,8-二溴二苯并呋喃，得混合物Ⅵ，向混合物Ⅵ中加入40g甲苯。开启搅拌，体系为浅红色浑浊，N2置换体系10min。向体系中加入2.8g(0.025mol)叔丁醇钾，0.18g(2×10-4mol)Pd2(dba)3和0.12g(4×10-4mol)三叔丁基膦四氟硼酸盐，80℃反应8小时。反应毕，降温至20-25℃，将反应液抽滤，滤液直接硅胶柱过滤，甲苯淋洗，减压脱溶剂，得棕红色油状物6.5g。在上述粗品中加入甲苯和正己烷重结晶(质量比2:1)，真空干燥箱烘干3h，得淡黄色粉末2.5g，收率：40.2％。1H-NMR(500MHz,d6-DMSO)δ/ppm:7.60(d,2H),7.54(s,1H),7.52(s,1H),7.05(d,1H),7.04(d,1H),6.90～6.88(m,8H),6.85～6.83(m,8H),3.7(s,12H).LC-MS：C40H34N2O5；计算值:622.25,实测值[M+H]+＝623.32。mp:220～222℃。
实施例五BF-002的制备
反应路线如下所示：
分别通过下述三种方案实现：
方案一：向250mL三口瓶中加入8.8g(0.014mol)前体2(通过实施例二制备)和2.1g(6.4×10-3mol)2,8-二溴二苯并呋喃，加入100g甲苯。开启搅拌，体系为浅红色浑浊，N2置换体系10min。向体系中加入1.8g(0.016mol)叔丁醇钠，0.12g(1.28×10-4mol)Pd2(dba)3和0.14g(2.56×10-4mol)DPEphos，110℃反应9小时。反应毕，降温至20-25℃，将反应液抽滤，滤液直接硅胶柱过滤，甲苯淋洗，减压脱溶剂，得棕红色泡沫状粗品。正己烷和乙酸乙酯重结晶(质量比1：3)，得淡黄色粉末5.0g，收率：55％。LC-MS:C92H78N6O9；计算值:1411.64；实测值:[M]+＝1411.52。
方案二：向250mL三口瓶中加入9.98g(0.016mol)前体2(通过实施例二制备)和2.1g(6.4×10-3mol)2,8-二溴二苯并呋喃，加入100g甲苯。开启搅拌，体系为浅红色浑浊，N2置换体系10min。向体系中加入1.8g(0.016mol)叔丁醇钾，0.24g(2.6×10-4mol)Pd2(dba)3和0.10g(5.12×10-4mol)三叔丁基膦，110℃反应9小时。反应毕，降温至20-25℃，将反应液抽滤，滤液直接硅胶柱过滤，甲苯淋洗，减压脱溶剂，得棕红色泡沫状粗品。正己烷和乙酸乙酯重结晶(质量比1:3)，得淡黄色粉末5.3g，收率：58％。LC-MS:C92H78N6O9；计算值:1411.64；实测值:[M]+＝1411.52。
方案三：向250mL三口瓶中加入9.2g(0.015mol)前体2(通过实施例二制备)和2.1g(6.4×10-3mol)2,8-二溴二苯并呋喃，加入100g甲苯。开启搅拌，体系为浅红色浑浊，N2置换体系10min。向体系中加入1.8g(0.016mol)叔丁醇钾，0.17g(1.92×10-4mol)Pd2(dba)3和0.1g(3.84×10-4mol)三叔丁基膦四氟硼酸盐，110℃反应9小时。反应毕，降温至20-25℃，将反应液抽滤，滤液直接硅胶柱过滤，甲苯淋洗，减压脱溶剂，得棕红色泡沫状粗品。正己烷和乙酸乙酯重结晶(质量比1:3)，得淡黄色粉末5.1g，收率：56％。LC-MS:C92H78N6O9；计算值:1411.64；实测值:[M]+＝1411.52。
实施例六BF-003的制备
反应路线如下所示：
分别通过下述三种方案实现：
方案一：向250mL三口瓶中加入2.1g(3.38×10-3mol)前体3(通过实施例三制备)和0.5g(1.53×10-3mol)2,8-二溴二苯并呋喃，加入100g甲苯。开启搅拌，体系为浅红色浑浊，N2置换体系10min。向体系中加入0.43g(3.84×10-3mol)叔丁醇钾，0.007g(3.07×10-5mol)Pd(OAc)2和0.018g(6.2×10-5mol)三叔丁基膦四氟硼酸盐，110℃反应20小时。反应毕，降温至20-25℃，将反应液抽滤，滤液直接硅胶柱过滤，甲苯淋洗，减压脱溶剂，得浅棕红色泡沫状粗品。粗品经甲苯和乙酸乙酯重结晶(质量比4:1)，得淡黄色粉末状产品1.2g，收率：55.5％。1H-NMR(500MHz,d6-DMSO)δ/ppm:8.56(s,2H),8.01(d,2H),7.76(m,6H),7.28(d,4H),7.08(m,6H),6.81～6.86(m,34H),3.68(s,24H)LC-MS:C92H78N6O9；计算值:1407.61；实测值:[M]+＝1407.58。
方案二：向250mL三口瓶中加入2.36g(3.8×10-3mol)前体3(通过实施例三制备)和0.5g(1.53×10-3mol)2,8-二溴二苯并呋喃，加入100g甲苯。开启搅拌，体系为浅红色浑浊，N2置换体系10min。向体系中加入0.37g(3.84×10-3mol)叔丁醇钠，0.045g(6.14×10-5mol)Pd(dppf)Cl2和0.025g(1.24×10-4mol)三叔丁基膦，110℃反应20小时。反应毕，降温至20-25℃，将反应液抽滤，滤液直接硅胶柱过滤，甲苯淋洗，减压脱溶剂，得浅棕红色泡沫状粗品。在上述粗品中加入正己烷和甲苯重结晶(质量比4:1)，得淡黄色粉末状产品1.7g，收率：65％。1H-NMR(500MHz,d6-DMSO)δ/ppm:8.56(s,2H),8.01(d,2H),7.76(m,6H),7.28(d,4H),7.08(m,6H),6.81～6.86(m,34H),3.68(s,24H)LC-MS:C92H78N6O9；计算值:1407.61；实测值:[M]+＝1407.58。
方案三：向250mL三口瓶中加入2.2g(3.52×10-3mol)前体3(通过实施例三制备)和0.5g(1.53×10-3mol)2,8-二溴二苯并呋喃，加入100g甲苯。开启搅拌，体系为浅红色浑浊，N2置换体系10min。向体系中加入0.43g(3.84×10-3mol)叔丁醇钾，0.042g(4.6×10-5mol)Pd2(dba)3和0.027g(9.3×10-5mol)三叔丁基膦四氟硼酸盐，110℃反应20小时。反应毕，降温至20-25℃，将反应液抽滤，滤液直接硅胶柱过滤，甲苯淋洗，减压脱溶剂，得到浅棕红色泡沫状粗品。在上述粗品中加入正己烷和乙酸乙酯重结晶(质量比4:1)，得到淡黄色粉末状产品1.4g，收率：64.8％。1H-NMR(500MHz,d6-DMSO)δ/ppm:8.56(s,2H),8.01(d,2H),7.76(m,6H),7.28(d,4H),7.08(m,6H),6.81～6.86(m,34H),3.68(s,24H)LC-MS:C92H78N6O9；计算值:1407.61；实测值:[M]+＝1407.58。
实施例七化合物的钙钛矿太阳能电池器件
图1示出了将本发明所述的化合物(BF-001,BF-002，BF-003)作为空穴传输层制备的钙钛矿太阳能电池器件，包括：FTO玻璃基片、致密TiO2层、多孔TiO2层、钙钛矿层4、空穴传输层5和Ag电极6，其中，FTO玻璃基片由玻璃基片1和FTO阴极2(氟掺杂氧化锡玻璃电极)组成，致密TiO2层和多孔TiO2层作为TiO2电子传输层3，钙钛矿层4作为吸光层。
所述钙钛矿太阳能电池器件的制作程序：
1)清洗：首先用洗涤剂清洗FTO玻璃基片的表面，然后用乙醇和丙酮超声以除去有机污染物，再用超纯水冲洗三次，洗净的FTO玻璃基片用氮气吹干，再用紫外线-臭氧处理25min，保证表面干净、清洁；
2)制备致密TiO2层：将0.15mol/L双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯的丁醇溶液旋涂在洗净的FTO玻璃基片上，125℃干燥5min；将0.3mol/L双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯的丁醇溶液旋涂在洗净的FTO玻璃基片上，125℃干燥5min；再将0.3mol/L双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯的丁醇溶液旋涂在洗净的FTO玻璃基片上，125℃干燥5min；500℃灼烧15min，形成致密TiO2层；
3)制备多孔TiO2层：旋涂TiO2浆料和乙醇(4:7，m/m，所用乙醇为纯乙醇)配成的悬浊液，然后500℃灼烧30min，形成多孔TiO2层；
4)制备钙钛矿层：将FTO玻璃基片转入手套箱中，旋涂10.3mol/LPbI2/DMF的溶液，然后90℃烘干15min；将基片浸泡在CH3NH3I/异丙醇的溶液(CH3NH3I的浓度为6mg/mL)中20-30s，然后用异丙醇淋洗，70℃烘干10min后冷却，制得钙钛矿层。
5)制备空穴传输层：配制二苯并呋喃的衍生物浓度为72.3mg/mL的氯苯溶液,加入三种添加剂：分别为29μL520mg/mLLi-TFSI(二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂)的乙腈溶液、28.8μL4-叔丁基吡啶，24μL300mg/mL三(2-(1H吡唑-1-基)吡啶)合钴的乙腈溶液，常温搅拌1h。然后将所配置的溶液旋涂到步骤4)的钙钛矿层上。
6)置于真空蒸镀室，真空蒸镀金属Ag，制得钙钛矿太阳能电池器件。
以实施例五制备的BF-002和实施例六制备的BF-003作为上述太阳能电池器件(钙钛矿太阳能电池)的空穴传输层为例进行说明，所述钙钛矿太阳能电池器件的结构为：FTO玻璃基片/致密TiO2层/多孔TiO2层/CH3NH3PbI3(钙钛矿)层/空穴传输层/Ag电极，以实例五制备的BF-002作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，该器件的电流密度-电压曲线如图2所示；以实例六制备的BF-003作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，该器件的电流密度-电压曲线如图3所示。分别以BF-002和BF-003为空穴传输层制备的器件检测数据如表2所示：
表2化合物的器件数据
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种二苯并呋喃的衍生物，其特征在于，具有下列结构中的一种：
2.一种二苯并呋喃的衍生物的制备方法，其特征在于，包括：
1)前体1的合成：将对溴苯甲醚、对甲氧基苯胺和叔丁醇钾按摩尔比1.0：1.1：1.2混合，得混合物Ⅰ，向混合物Ⅰ中加入甲苯，混匀，氮气保护下，加入钯催化剂和膦配体，钯催化剂、膦配体、对溴苯甲醚的摩尔比为0.005：0.01：1，110℃反应5小时，得前体1；
2)前体2的合成：将4,4'-二溴二苯胺与二碳酸二叔丁酯按摩尔比1：1混合，得混合物Ⅱ，向混合物Ⅱ中加入四氢呋喃，混匀，再加入4-二甲氨基吡啶，混合均匀，所述4-二甲氨基吡啶与4,4'-二溴二苯胺的摩尔比为0.1：1，氮气保护下，65℃反应2h，得中间体1；将中间体1和前体1按摩尔比1:2.2混合均匀，得混合物Ⅲ，向混合物Ⅲ中加入甲苯，混匀，氮气保护下，加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和中间体1的摩尔比为2.5：0.005：0.01：1，110℃反应4h，重结晶，得中间体2；向中间体2中加入二氯甲烷溶解后，加入三氟乙酸，氮气保护下，20-25℃搅拌10分钟，重结晶，得前体2；
3)前体3的合成：将3,6-二溴咔唑与(BOC)2O按摩尔比1：1混合，得混合物Ⅳ，向混合物Ⅳ中加入THF，混匀，再加入DMAP，混合均匀，所述DMAP与3,6-二溴咔唑的摩尔比为0.1：1，氮气保护下，65℃反应2h，得中间体3；将中间体3和前体1按摩尔比1:2.2混合均匀，得混合物Ⅴ，向混合物Ⅴ中加入甲苯，混匀，氮气保护下，加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和中间3的摩尔比为2.5：0.04：0.08：1，110℃反应3小时，重结晶，得中间体4；向中间体4中加入二氯甲烷溶解后，加入三氟乙酸，氮气保护下，20-25℃搅拌10分钟，重结晶，得前体3；
4)将前体1和2,8-二溴二苯并呋喃按摩尔比2.2:1混合，得混合物Ⅵ，向混合物Ⅵ中加入甲苯，混合均匀，氮气保护下加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和2,8-二溴二苯并呋喃的摩尔比为2.5：0.02：0.04：1.0，加热至80℃反应8小时，重结晶，得二苯并呋喃的衍生物BF-001；
5)将前体2和2,8-二溴二苯并呋喃按摩尔比(2.2～2.5):1混合，得混合物Ⅶ，向混合物Ⅶ中加入甲苯，混合均匀，氮气保护下加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和2,8-二溴二苯并呋喃的摩尔比为2.5：(0.02～0.04)：(0.04～0.08)：1.0，加热至110℃反应9小时，重结晶，得二苯并呋喃的衍生物BF-002；
6)将前体3和2,8-二溴二苯并呋喃按摩尔比(2.2～2.5):1混合，得混合物Ⅷ，向混合物Ⅷ中加入甲苯，混合均匀，氮气保护下加入有机碱、钯催化剂和膦配体，有机碱、钯催化剂、膦配体和2,8-二溴二苯并呋喃的摩尔比为2.5：(0.02～0.04)：(0.04～0.08)：1.0.加热至110℃反应20小时，重结晶，得二苯并呋喃的衍生物BF-003。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在2)、3)、4)、5)和6)中，所述重结晶的溶剂为正己烷、甲苯、乙酸乙酯中的一种或两种。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，在1)、2)、3)、4)、5)和6)中，所述钯催化剂为Pd2dba3、醋酸钯、Pd(dppf)Cl2中的一种；所述膦配体为三叔丁基膦、三叔丁基膦四氟硼酸盐、DPEphos中的一种；
在2)、3)、4)、5)和6)中，所述有机碱为叔丁醇钾或叔丁醇钠。
5.一种如权利要求1所述的二苯并呋喃的衍生物在钙钛矿太阳能电池器件中的应用。
6.一种钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于，包括：FTO玻璃基片、致密TiO2层、多孔TiO2层、钙钛矿层、空穴传输层和Ag电极，所述空穴传输层采用权利要求1所述的二苯并呋喃的衍生物制成。
7.一种钙钛矿太阳能电池器件的制备方法，其特征在于，包括：首先在洗净、干燥、并用紫外线-臭氧处理过的FTO玻璃基片上，用0.15-0.3mol/L双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯的丁醇溶液旋涂成膜三次，每次旋涂后，FTO玻璃基片在125℃干燥5min，第三次干燥后，FTO玻璃基片在500℃灼烧15min，形成致密TiO2层，然后旋涂TiO2浆料的乙醇溶液，TiO2浆料与乙醇的质量比为4:7，500℃灼烧30min，形成多孔TiO2层，再将FTO玻璃基片转入手套箱中，旋涂10.3mol/LPbI2的DMF溶液，90℃烘干15min，最后将上述烘干的FTO玻璃基片浸没在6mg/mLCH3NH3I的异丙醇溶液中20-30s，异丙醇淋洗后，70℃烘干10min，冷却后旋涂72.3mg/mL二苯并呋喃的衍生物的氯苯溶液，转入真空蒸镀室蒸镀Ag电极，制得钙钛矿太阳能电池器件。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107311975A (zh) * 2017-06-15 2017-11-03 中节能万润股份有限公司 一种二苯并噻吩的衍生物及其应用
US9890240B2 (en) 2016-05-25 2018-02-13 International Business Machines Corporation Ladder polybenzodifurans
CN108148074A (zh) * 2018-01-09 2018-06-12 中节能万润股份有限公司 一种二噻吩并环戊酮类化合物及其制备方法和应用
EP3410506A4 (en) * 2016-01-25 2018-12-26 Ricoh Company, Ltd. Photoelectric conversion element
CN110128399A (zh) * 2019-05-31 2019-08-16 常州大学 基于二苯并五元芳杂环有机分子材料及其合成方法和作为空穴传输层的应用
CN111747938A (zh) * 2020-07-03 2020-10-09 长春海谱润斯科技有限公司 一种芳胺化合物及其有机电致发光器件
CN113262816A (zh) * 2021-05-28 2021-08-17 中钢集团南京新材料研究院有限公司 一种催化体系及其用于合成苯并[1,2-b:4,5-b;]二苯并呋喃的方法
CN113956457A (zh) * 2021-11-16 2022-01-21 丹阳市精通眼镜技术创新服务中心有限公司 一种pc基防蓝光树脂及其制备方法
CN114315883A (zh) * 2022-01-17 2022-04-12 万华化学集团股份有限公司 二苯并呋喃酚ivb族金属配合物及其制备方法、催化剂体系和烯烃聚合的方法
CN117003672A (zh) * 2023-08-09 2023-11-07 湖南正量工程技术有限公司 一种boc-4，4'-二硝基二苯胺的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102850334A (zh) * 2012-08-28 2013-01-02 李崇 一种以二苯并呋喃为核心骨架的衍生物化合物及其在oled上的应用
WO2013042460A1 (ja) * 2011-09-20 2013-03-28 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
US20150131302A1 (en) * 2013-11-13 2015-05-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic Compound, Light-Emitting Element, Display Module, Lighting Module, Light-Emitting Device, Display Device, Electronic Device, and Lighting Device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013042460A1 (ja) * 2011-09-20 2013-03-28 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
CN102850334A (zh) * 2012-08-28 2013-01-02 李崇 一种以二苯并呋喃为核心骨架的衍生物化合物及其在oled上的应用
US20150131302A1 (en) * 2013-11-13 2015-05-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic Compound, Light-Emitting Element, Display Module, Lighting Module, Light-Emitting Device, Display Device, Electronic Device, and Lighting Device

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3410506A4 (en) * 2016-01-25 2018-12-26 Ricoh Company, Ltd. Photoelectric conversion element
US10435505B2 (en) 2016-05-25 2019-10-08 International Business Machines Corporation Ladder polybenzodifurans
US9890240B2 (en) 2016-05-25 2018-02-13 International Business Machines Corporation Ladder polybenzodifurans
US9944747B2 (en) 2016-05-25 2018-04-17 International Business Machines Corporation Ladder polybenzodifurans
CN107311975A (zh) * 2017-06-15 2017-11-03 中节能万润股份有限公司 一种二苯并噻吩的衍生物及其应用
CN108148074A (zh) * 2018-01-09 2018-06-12 中节能万润股份有限公司 一种二噻吩并环戊酮类化合物及其制备方法和应用
CN110128399A (zh) * 2019-05-31 2019-08-16 常州大学 基于二苯并五元芳杂环有机分子材料及其合成方法和作为空穴传输层的应用
CN110128399B (zh) * 2019-05-31 2021-11-23 常州大学 基于二苯并五元芳杂环有机分子材料及其合成方法和作为空穴传输层的应用
CN111747938A (zh) * 2020-07-03 2020-10-09 长春海谱润斯科技有限公司 一种芳胺化合物及其有机电致发光器件
CN113262816A (zh) * 2021-05-28 2021-08-17 中钢集团南京新材料研究院有限公司 一种催化体系及其用于合成苯并[1,2-b:4,5-b;]二苯并呋喃的方法
CN113956457A (zh) * 2021-11-16 2022-01-21 丹阳市精通眼镜技术创新服务中心有限公司 一种pc基防蓝光树脂及其制备方法
CN114315883A (zh) * 2022-01-17 2022-04-12 万华化学集团股份有限公司 二苯并呋喃酚ivb族金属配合物及其制备方法、催化剂体系和烯烃聚合的方法
CN114315883B (zh) * 2022-01-17 2023-10-20 万华化学集团股份有限公司 二苯并呋喃酚ivb族金属配合物及其制备方法、催化剂体系和烯烃聚合的方法
CN117003672A (zh) * 2023-08-09 2023-11-07 湖南正量工程技术有限公司 一种boc-4，4'-二硝基二苯胺的制备方法
CN117003672B (zh) * 2023-08-09 2024-05-28 湖南正量工程技术有限公司 一种boc-4，4’-二硝基二苯胺的制备方法

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