JP2013237822A - Annelation aromatic derivative composition, photoelectric transducer, solar cell, organic photocatalyst, and method of manufacturing layer containing the annelation aromatic derivative - Google Patents

Annelation aromatic derivative composition, photoelectric transducer, solar cell, organic photocatalyst, and method of manufacturing layer containing the annelation aromatic derivative Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an annelation aromatic derivative composition in which an annelation aromatic derivative that is insoluble in a solvent, and has been assumed to be difficult to handle can be dissolved in a solvent.SOLUTION: An annelation aromatic derivative composition includes: a polar organic solvent; an annelation aromatic derivative (for instance, perylene derivative) that is at least insoluble with the polar organic solvent in normal temperature and normal pressure; and a salt (for instance, the salt that contents one that can become a fluoride ion source and consists of a quaternary ammonium) that makes the annelation aromatic derivative mixed in the polar organic solvent dissolve in the polar organic solvent. In addition, the maximum zone of an integration value of an absorbance of the annelation aromatic derivative is in either of a visible light zone or a near infrared zone.

Description

本発明は、縮環芳香族誘導体組成物、及びその製造方法に関する。また、前記縮環芳香族誘導体組成物を用いて形成した層又は粒子を含む光電変換素子、太陽電池、及び有機光触媒に関する。   The present invention relates to a condensed aromatic derivative composition and a method for producing the same. Moreover, it is related with the photoelectric conversion element containing the layer or particle | grains formed using the said condensed-ring-aromatic-derivative composition, a solar cell, and an organic photocatalyst.

太陽電池は、持続可能な社会を実現する環境調和型技術として社会から広く注目を集めている。現在普及が進んでいる太陽電池の主流は、シリコン半導体を用いたものであるが、コスト的に有利な有機材料を用いた太陽電池に関心が高まっている。有機材料を用いた太陽電池としては、電解質を用いる色素増感型や、薄膜型のものがある。このうち薄膜型のものは電解質の漏れ出しの懸念もなく、軽量でフレキシブル性に優れるので、新たな用途への応用展開の可能性も含めて特に期待されている。   Solar cells are attracting widespread attention from society as an environmentally harmonious technology that realizes a sustainable society. The mainstream of solar cells, which are currently in widespread use, uses silicon semiconductors, but interest is increasing in solar cells using organic materials that are advantageous in terms of cost. As a solar cell using an organic material, there are a dye-sensitized type using an electrolyte and a thin film type. Among these, the thin-film type is particularly expected, including the possibility of application development to new applications, because there is no fear of leakage of the electrolyte, and it is lightweight and excellent in flexibility.

有機薄膜太陽電池の高効率化に大きく貢献した化合物の一つは、球状の炭素ネットワーク構造を有し、特異的な電子物性を有するフラーレン誘導体である。フラーレン誘導体としては、PCBM(phenyl C61-butyric acid methyl ester、フェニル C61 酪酸メチルエステル)が知られている。近年においては、PCBMよりも高い変換効率を示すフラーレン誘導体(特許文献1)を用いた光電変換素子が提案された。また、特許文献1のフラーレン誘導体の溶剤への溶解性の悪さを改善するフラーレン誘導体として、シリルメチル基を置換基として有するフラーレン誘導体が提案された(特許文献2、3)。さらに、p−i−n層型の光電変換層を有する光電変換素子(非特許文献1)も開示されている。   One of the compounds that greatly contributed to the high efficiency of organic thin film solar cells is a fullerene derivative having a spherical carbon network structure and specific electronic properties. As the fullerene derivative, PCBM (phenyl C61-butyric acid methyl ester) is known. In recent years, a photoelectric conversion element using a fullerene derivative (Patent Document 1) exhibiting higher conversion efficiency than PCBM has been proposed. In addition, fullerene derivatives having a silylmethyl group as a substituent have been proposed as a fullerene derivative that improves the poor solubility of the fullerene derivative in Patent Document 1 in a solvent (Patent Documents 2 and 3). Furthermore, a photoelectric conversion element (non-patent document 1) having a p-i-n layer type photoelectric conversion layer is also disclosed.

また、カーボンナノチューブを光電変換素子材料に用いる例も開示されている(特許文献4)。同文献においては、単層カーボンナノチューブを可溶性とする方法として、単層カーボンナノチューブの両端を開放端とし、この開放端に炭素数が4以上の長鎖アルキル基を導入することで可溶化している。また、特許文献5においては、カーボンナノチューブをイオン液体に可溶化させる方法が開示されている。   Moreover, the example which uses a carbon nanotube for a photoelectric conversion element material is also disclosed (patent document 4). In this document, as a method for solubilizing single-walled carbon nanotubes, both ends of single-walled carbon nanotubes are open ends and solubilized by introducing a long-chain alkyl group having 4 or more carbon atoms into the open ends. Yes. Patent Document 5 discloses a method for solubilizing carbon nanotubes in an ionic liquid.

太陽電池以外にも環境調和型技術として、光触媒がある。酸化チタンを用いた光触媒は、既に実用化のレベルに達しており、汚れの分解、消臭、脱臭、抗菌、殺菌、有害物質の除去、ガラスや鏡の曇り防止などに応用されている。酸化チタンは、紫外光応答型のため、屋外用途において優れた効果を発揮する。本発明者のグループは、先般、可視光帯域において利用可能な有機光触媒を提案した(特許文献6〜9、非特許文献2)。   In addition to solar cells, there is a photocatalyst as an environmentally friendly technology. Photocatalysts using titanium oxide have already reached the level of practical use, and are applied to the decomposition, deodorization, deodorization, antibacterial, sterilization, removal of harmful substances, and prevention of fogging of glass and mirrors. Since titanium oxide is an ultraviolet light responsive type, it exhibits excellent effects in outdoor applications. The group of the present inventors has recently proposed an organic photocatalyst that can be used in the visible light band (Patent Documents 6 to 9, Non-Patent Document 2).

国際公開第2008/059771号International Publication No. 2008/059771 特開2011−98906号公報JP 2011-98906 A 特開2011−258980号公報JP 2011-258980 A 特開2011−040435号公報JP2011-040435A 特開2004−255481号公報JP 2004-255481 A 国際公開第2006/115271号International Publication No. 2006/115271 国際公開第2005/063393号International Publication No. 2005/063393 特開2009−28669号公報JP 2009-28669 A 特開2011−147849号公報JP 2011-147849 A

E. Nakamura et al, J Am. Chem. Soc., 131, 16048-16050, 2009E. Nakamura et al, J Am. Chem. Soc., 131, 16048-16050, 2009 K. Nagai et al, ACS Appl. Mater. Interfaces, 3(6), 1902-1909, 2011K. Nagai et al, ACS Appl. Mater. Interfaces, 3 (6), 1902-1909, 2011

太陽電池において高効率な光電変換を実現するためには、無尽蔵にある太陽光(自然光)や室内照明光を有効活用できる吸収特性を有する材料を用いることが望ましい。しかしながら、前述のフラーレン誘導体においては、紫外光に吸収極大があり、可視光帯域の吸収が小さいという問題があった。   In order to realize high-efficiency photoelectric conversion in a solar cell, it is desirable to use a material having absorption characteristics that can effectively utilize inexhaustible sunlight (natural light) and indoor illumination light. However, the above-described fullerene derivatives have a problem that the ultraviolet light has an absorption maximum and absorption in the visible light band is small.

可視光帯域に吸収を持たせるためには、一般にπ電子共役系を拡大して吸収極大波長を長波長化することが有効である。しかし、共役系を拡張して分子量を大きくすると、溶媒に対する溶解性が低下して精製が困難となったり、湿式塗膜法を適用することができないという問題が生じる。この問題を解決するために、共役系を拡張して分子量を大きくした上で、さらに、溶解性を高める官能基を導入し、溶媒に対して溶解させる方法が考えられる。しかしながら、プロセスが増大してコスト高になるという問題がある。また、不溶性の化合物にさらに官能基を導入することは、合成上難しいという問題がある。しかも、溶化のための官能基は、光吸収や導電機能がなく、理論的光電機能が十分に発揮できなくなるという問題もある。なお、可視光帯域における問題点において述べたが、可視光帯域よりも長波長である近赤外光帯域に吸収特性を持たせたい用途においても同様の課題が生じ得る。また、太陽電池に限定されず、光電変換素子全般や有機光触媒についても同様の課題が生じ得る。   In order to provide absorption in the visible light band, it is generally effective to lengthen the absorption maximum wavelength by expanding the π-electron conjugated system. However, when the conjugated system is expanded to increase the molecular weight, there arises a problem that the solubility in a solvent is lowered and purification becomes difficult, and the wet coating method cannot be applied. In order to solve this problem, it is conceivable to expand the conjugated system to increase the molecular weight, and further introduce a functional group that enhances the solubility and dissolve it in the solvent. However, there is a problem that the process is increased and the cost is increased. In addition, it is difficult to synthesize a functional group into an insoluble compound. In addition, the functional group for solubilization has a problem that it does not absorb light or conduct electricity, and the theoretical photoelectric function cannot be sufficiently exhibited. Although described in the problem in the visible light band, a similar problem may occur in applications where it is desired to provide an absorption characteristic in the near-infrared light band having a longer wavelength than the visible light band. Moreover, it is not limited to a solar cell, The same subject may arise about the whole photoelectric conversion element and an organic photocatalyst.

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶媒に不溶のために取り扱いが困難とされてきた縮環芳香族誘導体を溶媒に溶解させる縮環芳香族誘導体組成物、及び縮環芳香族誘導体含有層の製造方法を提供すること、並びに縮環芳香族誘導体組成物を用いて形成した層又は粒子を含む光電変換素子、太陽電池、有機光触媒を提供することである。   The present invention has been made in view of the above background, and the object of the present invention is to provide a condensed aromatic derivative that dissolves in a solvent a condensed aromatic derivative that has been difficult to handle due to insolubility in the solvent. PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition and a method for producing a condensed ring aromatic derivative-containing layer, and to provide a photoelectric conversion element, a solar cell, and an organic photocatalyst including a layer or particles formed using the condensed ring aromatic derivative composition It is.

本発明に係る縮環芳香族誘導体組成物は、極性有機溶媒と、前記極性有機溶媒に、少なくとも常温・常圧において非溶解性の縮環芳香族誘導体と、前記極性有機溶媒に混合した前記縮環芳香族誘導体を当該極性有機溶媒に溶解させる塩とを含むものであり、前記縮環芳香族誘導体の吸光度の積分値の最大帯域が、可視光帯域、若しくは近赤外光帯域のいずれかにあるものである。   The condensed aromatic derivative composition according to the present invention includes the condensed organic compound mixed with the polar organic solvent, the polar organic solvent and the polar organic solvent that is insoluble at least at room temperature and normal pressure. And a salt in which the cyclic aromatic derivative is dissolved in the polar organic solvent, and the maximum band of the integrated value of the absorbance of the condensed aromatic derivative is in either the visible light band or the near-infrared light band. There is something.

本発明に係る光電変換素子は、上記態様の縮環芳香族誘導体組成物から得られた層を含むものである。   The photoelectric conversion element according to the present invention includes a layer obtained from the condensed aromatic derivative composition of the above aspect.

本発明に係る太陽電池は、上記態様の光電変換素子を含むものである。   The solar cell concerning this invention contains the photoelectric conversion element of the said aspect.

本発明に係る有機光触媒は、上記態様の縮環芳香族誘導体組成物から得られた層、又は粒子を含むものである。   The organic photocatalyst concerning this invention contains the layer or particle | grains obtained from the condensed aromatic derivative composition of the said aspect.

本発明に係る第1の態様の縮環芳香族誘導体含有層の製造方法は、上記態様の縮環芳香族誘導体組成物を塗布し、乾燥して塗膜を得るものである。   The method for producing a condensed ring aromatic derivative-containing layer according to the first aspect of the present invention is a method of applying the condensed ring aromatic derivative composition according to the above aspect and drying to obtain a coating film.

本発明に係る第2の態様の縮環芳香族誘導体含有層の製造方法は、上記態様の縮環芳香族誘導体組成物を貧溶媒に添加して前記縮環芳香族誘導体のナノ粒子を形成し、得られたナノ粒子の分散液を調製し、これを塗布し、乾燥して塗膜を得るものである。   In the method for producing a condensed aromatic derivative-containing layer of the second aspect according to the present invention, the condensed aromatic derivative composition of the above aspect is added to a poor solvent to form nanoparticles of the condensed aromatic derivative. Then, a dispersion liquid of the obtained nanoparticles is prepared, applied, and dried to obtain a coating film.

本発明によれば、溶媒に不溶のために取り扱いが困難とされてきた縮環芳香族誘導体を溶媒に溶解させる縮環芳香族誘導体組成物、及び縮環芳香族誘導体含有層の製造方法を提供することができるという優れた効果を有する。また、縮環芳香族誘導体組成物から形成された層又は粒子を含む光電変換素子、太陽電池、有機光触媒を提供することができるという優れた効果を有する。   According to the present invention, there are provided a condensed aromatic derivative composition in which a condensed aromatic derivative that has been difficult to handle due to insolubility in a solvent is dissolved in a solvent, and a method for producing a condensed aromatic derivative-containing layer. It has an excellent effect of being able to. Moreover, it has the outstanding effect that the photoelectric conversion element containing the layer or particle | grains formed from the condensed aromatic derivative composition, a solar cell, and an organic photocatalyst can be provided.

実施形態1に係る有機光触媒の模式的断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an organic photocatalyst according to Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係る有機光触媒の模式的断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an organic photocatalyst according to Embodiment 2. 実施形態3に係る有機光触媒の模式的断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an organic photocatalyst according to Embodiment 3. 実施形態Aに係る光電変換層の一例を示す模式的断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a photoelectric conversion layer according to Embodiment A. 実施形態Bに係る光電変換層の一例を示す模式的断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a photoelectric conversion layer according to Embodiment B. 実施形態Cに係る光電変換層の一例を示す模式的断面図。10 is a schematic cross-sectional view showing an example of a photoelectric conversion layer according to Embodiment C. FIG. 実施例に係る縮環芳香族誘導体組成物の写真。The photograph of the condensed aromatic derivative composition which concerns on an Example. 実施例に係る縮環芳香族誘導体を再沈殿して静置した後の写真。The photograph after re-precipitating the condensed aromatic derivative which concerns on an Example, and leaving still. 昇華法、及び再沈殿法により得られたPTCBIのXRDパターン。XRD pattern of PTCBI obtained by sublimation method and reprecipitation method. 実施例1〜5の縮環芳香族誘導体組成物の希釈溶液の吸収スペクトル。The absorption spectrum of the diluted solution of the condensed-ring aromatic derivative composition of Examples 1-5. 実施例6の縮環芳香族誘導体組成物の希釈溶液の吸収スペクトル。The absorption spectrum of the diluted solution of the condensed aromatic derivative composition of Example 6. 昇華法により得られたPTCBIの吸収スペクトル。The absorption spectrum of PTCBI obtained by the sublimation method.

以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。   Hereinafter, an example of an embodiment to which the present invention is applied will be described. It goes without saying that other embodiments may also belong to the category of the present invention as long as they match the gist of the present invention.

[縮環芳香族誘導体組成物] 本発明に係る縮環芳香族誘導体組成物は、少なくとも常温・常圧において極性有機溶媒に非溶解性であり、これに塩を添加することによって、極性有機溶媒に溶解するようになる縮環芳香族誘導体を含むものである。縮環芳香族誘導体組成物には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において上記以外の他の成分が含まれていてもよい。 [Fused Ring Aromatic Derivative Composition] The fused ring aromatic derivative composition according to the present invention is insoluble in a polar organic solvent at least at room temperature and pressure, and a polar organic solvent is added thereto by adding a salt thereto. It contains a condensed ring aromatic derivative that becomes soluble in water. The condensed aromatic derivative composition may contain other components other than those described above without departing from the spirit of the present invention.

ここで「非溶解性」とは、溶媒が微量に溶けるものも含むものであり、溶媒100質量部に対し、常温・常圧下において少なくとも0.01質量%以上が溶けないものとする。換言すると、全く溶けないものから0.01質量%未満しか溶解しないものは「非溶解性」であり、0.01質量%以上が溶解するものは「溶解性」があるとする。縮環芳香族誘導体組成物の固形分濃度(不揮発成分の合計量が、揮発成分を含む組成物全量中に占める質量%)は、特に限定されないが、例えば、0.1質量%〜2質量%である。   Here, “insoluble” includes those in which the solvent is soluble in a trace amount, and at least 0.01% by mass or more is insoluble in 100 parts by mass of the solvent at normal temperature and normal pressure. In other words, a material that does not dissolve at all but dissolves less than 0.01% by mass is “non-soluble”, and a material that dissolves 0.01% by mass or more has “soluble”. Although the solid content concentration (mass% which the total amount of a non-volatile component occupies in the composition whole quantity containing a volatile component) of a condensed-ring aromatic derivative composition is not specifically limited, For example, 0.1 mass%-2 mass% It is.

本発明の縮環芳香族誘導体は、吸光度の積分値の最大帯域が、可視光帯域、若しくは近赤外光帯域のいずれかにあるものである。なお、本明細書において「可視光帯域」とは、400nm以上、800nm以下の帯域をいい、「近赤外光帯域」とは、800nm〜2000nmの帯域をいうものとする。また、「紫外光帯域」は、200nm〜400nmの帯域をいうものとする。   In the fused aromatic derivative of the present invention, the maximum band of the integrated value of absorbance is in either the visible light band or the near infrared light band. In the present specification, “visible light band” refers to a band of 400 nm or more and 800 nm or less, and “near infrared light band” refers to a band of 800 nm to 2000 nm. Further, “ultraviolet light band” refers to a band of 200 nm to 400 nm.

本発明の縮環芳香族誘導体は、上記条件を満たすものであれば特に限定されないが、好ましくは5環以上の芳香族が縮環したものである。縮環芳香族誘導体の好ましい例としては、ベンゾピレン−ベンゾ[a]ピレン、ベンゾ[e]ピレン、ベンゾ[a]フルオランテン、ベンゾ[b]フルオランテン、ベンゾ[j]フルオランテン、ベンゾ[k]フルオランテン、ジベンズ[a,h]アントラセン、ジベンズ[a,j]アントラセン、ペンタセン、ペリレン、ピセン、テトラフェニレン、アンタントレン、1,12−ベンゾペリレン、サーキュレン、コランニュレン、コロネン、ジコロニレン、ジインデノペリレン、ヘリセン、ヘプタセン、ヘキサセン、ケクレン、オバレン、ゼトレン、グラフェン、カーボンナノチューブ及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらのうち、特に好ましくは、ペリレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、グラフェン及びその誘導体、カーボンナノチューブ及びその誘導体である。縮環芳香族誘導体は、1種類を用いても、複数種類を用いてもよい。   The condensed ring aromatic derivative of the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the above conditions, but is preferably a condensed ring of five or more rings. Preferred examples of the fused aromatic derivative include benzopyrene-benzo [a] pyrene, benzo [e] pyrene, benzo [a] fluoranthene, benzo [b] fluoranthene, benzo [j] fluoranthene, benzo [k] fluoranthene, and dibenz. [A, h] anthracene, dibenz [a, j] anthracene, pentacene, perylene, picene, tetraphenylene, anthanthrene, 1,12-benzoperylene, circulene, corannulene, coronene, dicolonylene, diindenoperylene, helicene, Examples include heptacene, hexacene, ketrene, ovalen, zetrene, graphene, carbon nanotubes, and derivatives thereof. Of these, perylene and derivatives thereof, coronene and derivatives thereof, graphene and derivatives thereof, and carbon nanotubes and derivatives thereof are particularly preferable. One type or a plurality of types of condensed ring aromatic derivatives may be used.

ペリレン誘導体とは、ペリレンの基本骨格を有する化合物をいう。本発明に好適なペリレン誘導体は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において特に限定されないが、好ましい例としては、化学式(1)、(2)に示すようなペリレンイミド類や、化学式(3)の化合物が挙げられる。
式中R、Rは、それぞれ独立にアルキル基、又はアリール基を示す。
The perylene derivative refers to a compound having a basic skeleton of perylene. The perylene derivative suitable for the present invention is not particularly limited as long as it does not depart from the gist of the present invention. Preferred examples include peryleneimides represented by the chemical formulas (1) and (2) and compounds of the chemical formula (3). Is mentioned.
In the formula, R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group or an aryl group.

本発明の縮環芳香族誘導体組成物に用いる塩は、縮環芳香族誘導体と強い相互作用を示し、極性有機溶媒に可溶化させるものであればよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において特に限定されない。好ましい例としては、フッ素イオン源となる塩が挙げられる。フッ素イオン源となる塩の好ましい例として、例えば、4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩などが挙げられる。4級アンモニウム塩は、特に限定されないが、好ましい例として化学式(4)を挙げることができる。また、4級ホスホニウム塩は、特に限定されないが、好ましい例として化学式(5)を挙げることができる。なお、塩の種類は、単一種類を用いても、複数種類を用いてもよい。
(式中、R,R,R,及びRはそれぞれ独立に官能基を有していてもよい炭素数1から22の直鎖状又は分岐状アルキル基、アルキレン基、芳香族基である。)
(式中、R,R,R,及びR10はそれぞれ独立に官能基を有していてもよい炭素数1から22の直鎖状又は分岐状アルキル基、又はフェニル基である。)
The salt used in the condensed aromatic derivative composition of the present invention is not particularly limited as long as it shows a strong interaction with the condensed aromatic derivative and can be solubilized in a polar organic solvent. It is not limited. Preferable examples include a salt serving as a fluorine ion source. Preferable examples of the salt serving as the fluorine ion source include quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salts. Although a quaternary ammonium salt is not specifically limited, Chemical formula (4) can be mentioned as a preferable example. Further, the quaternary phosphonium salt is not particularly limited, but a preferable example is the chemical formula (5). In addition, the kind of salt may use a single kind or multiple kinds.
(Wherein R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an alkylene group, or an aromatic group, which may have a functional group. .)
(In the formula, R 7 , R 8 , R 9 and R 10 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms which may have a functional group, or a phenyl group. )

化学式(4)のうち特に好ましくは、ベンジルトリメチルアンモニウムフロリド、ベンジルトリメチルアンモニウム=ヒドロジエン=ジフロリド、テトラメチルアンモニウムフロリド、テトラエチルアンモニウムフロリド、テトラプロピルアンモニウムフロリド、テトラブチルアンモニウムフロリド、テトラオクチルアンモニウムフロリド、ベンジルトリメチルアンモニウムフロリドが挙げられる。また、化学式(5)のうち特に好ましくは、テトラフェニルホスホニウムフロリド、テトラブチルホスホニウムフロリド、ブチルトリフェニルホスホニウムフロリド、トリオクチルエチルホスホニウムフロリド、ベンジルトリフェニルホスホニウムフロリド、エチルトリフェニルホスホニウムフロリドが挙げられる。   Among the chemical formulas (4), particularly preferred are benzyltrimethylammonium fluoride, benzyltrimethylammonium hydrodiene = difluoride, tetramethylammonium fluoride, tetraethylammonium fluoride, tetrapropylammonium fluoride, tetrabutylammonium fluoride, tetraoctylammonium. Examples include fluoride and benzyltrimethylammonium fluoride. Of the chemical formula (5), tetraphenylphosphonium fluoride, tetrabutylphosphonium fluoride, butyltriphenylphosphonium fluoride, trioctylethylphosphonium fluoride, benzyltriphenylphosphonium fluoride, ethyltriphenylphosphonium fluoride are particularly preferable. Do.

フッ素イオン源となる塩のより好ましい例は、4級アンモニウム塩であり、特に好ましくは、4級アルキルアンモニウム塩である。このうち特に好ましい例として、テトラメチルアンモニウムフロリド、テトラエチルアンモニウムフロリド、テトラプロピルアンモニウムフロリド、テトラブチルアンモニウムフロリド、テトラオクチルアンモニウムフロリドが挙げられる。   A more preferable example of the salt serving as the fluorine ion source is a quaternary ammonium salt, and a quaternary alkyl ammonium salt is particularly preferable. Among these, particularly preferred examples include tetramethylammonium fluoride, tetraethylammonium fluoride, tetrapropylammonium fluoride, tetrabutylammonium fluoride, and tetraoctylammonium fluoride.

極性有機溶媒としては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において特に限定されないが、非プロトン性極性有機溶媒、及びそれに準ずる極性有機溶媒が好ましい例として挙げられる。具体例としては、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc),テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルスルホキシド、N−メチルホルムアミド、ホルムアミド、2−ピロリジロン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、2−ピロリジノン、ε−カプロラクタム、アセトアミド、N−メチルプロパンアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等を挙げられる。極性有機溶媒は、1種類であっても複数種類の混合系であってもよい。また、非極性有機溶媒が本発明の趣旨を逸脱しない範囲で添加されていてもよい。   Although it does not specifically limit as a polar organic solvent in the range which does not deviate from the meaning of this invention, An aprotic polar organic solvent and the polar organic solvent according to it are mentioned as a preferable example. Specific examples include N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), N-methylpyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc), tetrahydrofuran (THF), diethyl sulfoxide, N-methyl. Examples include formamide, formamide, 2-pyrrolidirone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 2-pyrrolidinone, ε-caprolactam, acetamide, N-methylpropanamide, hexamethylphosphoric triamide, and the like. The polar organic solvent may be one type or a plurality of types of mixed systems. Moreover, the nonpolar organic solvent may be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

本発明の縮環芳香族誘導体組成物は、極性有機溶媒に溶解した電子供与体化合物を含有していてもよい。電子供与体化合物としては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において特に制限されないが、好適な例として大環状の配位子化合物又はその金属錯体を挙げることができる。「大環状の配位子化合物」とは、金属の配位子となり得る不対電子を有する原子を環上に含む化合物であり、「その金属錯体」とは、大環状化合物上の配位原子が金属原子に配位した化合物である。不対電子を有する原子は、例えば、窒素原子、酸素原子であり、好ましい例として窒素原子を挙げることができる。金属原子としては、周期律表1〜15族の各金属元素が挙げられる。好ましい金属原子は、周期律表4〜14族の金属元素である。金属錯体は、通常、金属原子と大環状の配位子化合物とが1:1(モル比)からなり、平面4配位の錯体を形成するものが用いられる。   The condensed aromatic derivative composition of the present invention may contain an electron donor compound dissolved in a polar organic solvent. Although it does not restrict | limit especially as an electron donor compound in the range which does not deviate from the meaning of this invention, A macrocyclic ligand compound or its metal complex can be mentioned as a suitable example. The “macrocyclic ligand compound” is a compound containing an atom having an unpaired electron that can be a metal ligand on the ring, and the “metal complex” is a coordination atom on the macrocyclic compound. Is a compound coordinated to a metal atom. The atom having an unpaired electron is, for example, a nitrogen atom or an oxygen atom, and preferred examples include a nitrogen atom. Examples of the metal atom include each metal element of Groups 1 to 15 of the periodic table. A preferred metal atom is a metal element of Groups 4 to 14 of the periodic table. As the metal complex, one in which a metal atom and a macrocyclic ligand compound are 1: 1 (molar ratio) to form a planar four-coordinate complex is used.

大環状の配位子化合物又はその金属錯体の具体例としては、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体等が挙げられる。   Specific examples of the macrocyclic ligand compound or the metal complex thereof include phthalocyanine derivatives, naphthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, and the like.

フタロシアニン誘導体とは、フタロシアニンの基本骨格を有する化合物を意味する。具体的には、例えば、下記式(6A)又は(6B)で表されるフタロシアニン誘導体が挙げられる。
式中、Mは、周期律表4〜14族からなる群から選ばれる金属原子又はその金属原子を含む原子団を示し、点線は配位結合を示す。
A phthalocyanine derivative means a compound having a basic phthalocyanine skeleton. Specific examples include phthalocyanine derivatives represented by the following formula (6A) or (6B).
In the formula, M 1 represents a metal atom selected from the group consisting of groups 4 to 14 of the periodic table or an atomic group containing the metal atom, and a dotted line represents a coordinate bond.

で示される「周期律表4〜14族の金属原子」の好ましい例としては、4族(特に、Ti)、5族(特に、V)、6族(特に、Mo)、7族(特に、Mn)、8族(Fe,Ru,Os)、9族(Co,Rh,Ir)、10族(Ni,Pd,Pt)、11族(特に、Cu)、12族(特に、Zn)、13族(特に、Al)、14族(特に、Pb)を挙げることができる。なお、「その金属原子を含む原子団」とは、金属に他の配位子(例えば、酸素、シアノ基)が配位したもの(例えば、Ti−O)を意味する。以降においても同様である。 Preferable examples of the “metal atom of Group 4 to 14 of the periodic table” represented by M 1 include Group 4 (particularly Ti), Group 5 (particularly V), Group 6 (particularly Mo), Group 7 ( In particular, Mn), Group 8 (Fe, Ru, Os), Group 9 (Co, Rh, Ir), Group 10 (Ni, Pd, Pt), Group 11 (particularly Cu), Group 12 (particularly Zn) , Group 13 (particularly Al) and Group 14 (particularly Pb). The “atomic group containing the metal atom” means a metal (for example, Ti—O) coordinated with another ligand (for example, oxygen or cyano group). The same applies to the following.

フタロシアニン誘導体の好ましい例としては、上記式(6A)で表されるフタロシアニン、上記式(6B)においてMがCo,Pt,Os,Mn,Ir,Fe,Rh,Cu,Zn,Ni,Pd又はRuであるフタロシアニン誘導体、クロロアルミニウムフタロシアニンを挙げることができる。これらの中でも、有機物酸化分解における活性の点からは、特に、無金属フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン又は銅フタロシアニンが好ましく、水の分解における酸素の発生量の点からは、コバルトフタロシアニンが好ましい。これらの化合物は、いずれも市販されているか又は当業者が容易に製造することができる。 Preferred examples of the phthalocyanine derivative include phthalocyanine represented by the above formula (6A), and M 1 in the above formula (6B) is Co, Pt, Os, Mn, Ir, Fe, Rh, Cu, Zn, Ni, Pd or Examples include Ru phthalocyanine derivatives and chloroaluminum phthalocyanine. Among these, metal-free phthalocyanine, zinc phthalocyanine or copper phthalocyanine is particularly preferable from the viewpoint of activity in organic oxidative decomposition, and cobalt phthalocyanine is preferable from the viewpoint of the amount of oxygen generated in the decomposition of water. These compounds are either commercially available or can be easily produced by those skilled in the art.

ナフタロシアニン誘導体とは、ナフタロシアニンの基本骨格を有する化合物を意味する。具体的には、例えば、下記式(7A)又は(7B)で表されるナフタロシアニン誘導体が挙げられる。
式中、Mは、周期律表4〜14族からなる群から選ばれる金属原子又はその金属原子を含む原子団を示し、点線は配位結合を示す。
A naphthalocyanine derivative means a compound having a basic skeleton of naphthalocyanine. Specific examples include naphthalocyanine derivatives represented by the following formula (7A) or (7B).
In the formula, M 2 represents a metal atom selected from the group consisting of groups 4 to 14 of the periodic table or an atomic group containing the metal atom, and a dotted line represents a coordinate bond.

「Mで示される周期律表4〜14族の金属原子」の好ましい例としては、4族(特に、Ti)、5族(特に、V)、6族(特に、Mo)、7族(特に、Mn)、8族(Fe,Ru,Os)、9族(Co,Rh,Ir)、10族(Ni,Pd,Pt)、11族(特に、Cu)、12族(特に、Zn)、13族(特に、Al)、14族(特に、Pb)を挙げることができる。 Preferable examples of the “metal atoms of groups 4 to 14 of the periodic table represented by M 2 ” include group 4 (particularly Ti), group 5 (particularly V), group 6 (particularly Mo), group 7 ( In particular, Mn), Group 8 (Fe, Ru, Os), Group 9 (Co, Rh, Ir), Group 10 (Ni, Pd, Pt), Group 11 (particularly Cu), Group 12 (particularly Zn) , Group 13 (particularly Al) and Group 14 (particularly Pb).

ナフタロシアニン誘導体の好ましい例としては、上記式(7A)表されるナフタロシアニン、上記式(7B)においてMがCo,Pt,Os,Mn,Ir,Fe,Rh,Cu,Zn,Ni,Pd又はRuであるナフタロシアニン誘導体を挙げることができる。これらの中でも、有機物酸化分解における活性の点からは、無金属ナフタロシアニン、亜鉛ナフタロシアニン又は銅ナフタロシアニンが好ましく、水の分解における酸素の発生量の点からは、コバルトナフタロシアニンが好ましい。これらの化合物は、いずれも市販されているか又は当業者が容易に製造することができる。 Preferable examples of naphthalocyanine derivatives include naphthalocyanine represented by the above formula (7A), and M 2 in the above formula (7B) is Co, Pt, Os, Mn, Ir, Fe, Rh, Cu, Zn, Ni, Pd. Alternatively, a naphthalocyanine derivative that is Ru can be given. Among these, metal-free naphthalocyanine, zinc naphthalocyanine or copper naphthalocyanine is preferable from the viewpoint of activity in organic oxidative decomposition, and cobalt naphthalocyanine is preferable from the viewpoint of the amount of oxygen generated in the decomposition of water. These compounds are either commercially available or can be easily produced by those skilled in the art.

ポルフィリン誘導体とは、ポルフィリンの基本骨格を有する化合物を意味する。具体的には、例えば、下記式(8A)又は(8B)で表されるポルフィリン誘導体が挙げられる。
式中、R11は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロアリール基、Mは、周期律表4〜14族からなる群から選ばれる金属原子又はその金属原子を含む原子団を示し、点線は配位結合を示す。
A porphyrin derivative means a compound having a basic skeleton of porphyrin. Specific examples include porphyrin derivatives represented by the following formula (8A) or (8B).
In the formula, R 11 is independently a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a heteroaryl group, and M 3 is a metal atom selected from the group consisting of groups 4 to 14 of the periodic table or an atomic group containing the metal atom The dotted line indicates a coordination bond.

ここで、上記R11で示されるアルキル基としては、炭素数1から20の直鎖又は分岐鎖のアルキル基が挙げられ、好ましくは炭素数1から10のアルキル基である。具体的には、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチルなどが挙げられる。また、上記のR11で示されるアリール基としては、単環又は2環のアリール基が挙げられ、具体的にはフェニル、ナフチル等が挙げられる。また、上記のR11で示されるヘテロアリール基としては、ピリジル、ピラジニル等が挙げられる。 Here, examples of the alkyl group represented by R 11 include a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl and the like. The aryl group represented by the above R 11, include an aryl group having a monocyclic or bicyclic, specifically phenyl, naphthyl. Examples of the heteroaryl group represented by R 11 include pyridyl and pyrazinyl.

で示される周期律表4〜14族の金属原子のうち好ましくは、4族(特に、Ti)、5族(特に、V)、6族(特に、Mo)、7族(特に、Mn)、8族(Fe,Ru,Os)、9族(Co,Rh,Ir)、10族(Ni,Pd,Pt)、11族(特に、Cu)、12族(特に、Zn)、13族(特に、Al)、14族(特に、Pb)が挙げられる。 Of the metal atoms in groups 4 to 14 of the periodic table represented by M 3 , group 4 (particularly Ti), group 5 (particularly V), group 6 (particularly Mo), group 7 (particularly Mn ), Group 8 (Fe, Ru, Os), Group 9 (Co, Rh, Ir), Group 10 (Ni, Pd, Pt), Group 11 (particularly Cu), Group 12 (particularly Zn), Group 13 (Especially Al) and group 14 (especially Pb).

ポルフィリン誘導体の好ましい例としては、上記式(8A)で表されるポルフィリン、上記式(8B)においてMがCo,Pt,Os,Mn,Ir,Fe,Rh,Cu,Zn,Ni,Pd又はRu、R11がフェニル又は水素原子であるポルフィリン誘導体を挙げることができる。これらの中でも、有機物酸化分解における活性の点からは、特に、無金属ポルフィリン、亜鉛ポルフィリン又は銅ポルフィリンが好ましく、水の分解における酸素の発生量の点からは、コバルトポルフィリンが好ましい。これらの化合物は、いずれも市販されているか又は当業者が容易に製造することができる。 Preferred examples of the porphyrin derivative include porphyrins represented by the above formula (8A), M 3 in the above formula (8B) being Co, Pt, Os, Mn, Ir, Fe, Rh, Cu, Zn, Ni, Pd or Examples thereof include porphyrin derivatives in which Ru and R 11 are phenyl or a hydrogen atom. Among these, metal-free porphyrin, zinc porphyrin, or copper porphyrin is particularly preferable from the viewpoint of activity in organic oxidative decomposition, and cobalt porphyrin is preferable from the viewpoint of the amount of oxygen generated in the decomposition of water. These compounds are either commercially available or can be easily produced by those skilled in the art.

電子供与体化合物のその他の好ましい例としては、導電性高分子を挙げることができる。導電性高分子の具体例としては、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン共重合体等を挙げることができる。   Other preferred examples of the electron donor compound include a conductive polymer. Specific examples of the conductive polymer include polythiophene derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polyfluorene copolymers, and the like.

ポリチオフェン誘導体の具体例としては、例えば、下記式(9)で表されるポリチオフェン誘導体が挙げられる。
式中、nは50〜500の整数を示し、R12は、それぞれ独立にへキシル、オクチル、メチル基等の炭素数1から8の直鎖のアルキル基を示す。
Specific examples of the polythiophene derivative include a polythiophene derivative represented by the following formula (9).
In the formula, n represents an integer of 50 to 500, and R 12 each independently represents a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms such as hexyl, octyl, or methyl group.

本発明の縮環芳香族誘導体組成物は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において他の添加剤やポリマーを含有していてもよい。例えば、パラフィン、シリカ粒子等を好適に加えてもよい。また、縮環芳香族誘導体組成物には、縮環芳香族誘導体以外のフラーレン類(C60等)などのn型有機半導体化合物が含まれていてもよい。また、縮環芳香族誘導体組成物中の溶媒は、極性有機溶媒が主成分であるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、極性有機溶媒以外に分類される溶媒を含有してもよい。また、本発明の縮環芳香族誘導体は、溶解させるための官能基を導入しなくてよく、複雑な合成工程が不要であるというメリットを有するものであるが、種々の目的で官能基等を導入することを排除するものではない。例えば、吸収波長帯域をシフトさせるために官能基を導入したりすることができる。   The condensed aromatic derivative composition of the present invention may contain other additives and polymers without departing from the spirit of the present invention. For example, paraffin and silica particles may be suitably added. Further, the condensed ring aromatic derivative composition may contain an n-type organic semiconductor compound such as fullerenes (such as C60) other than the condensed ring aromatic derivative. Further, the solvent in the condensed aromatic derivative composition is mainly composed of a polar organic solvent, but may contain a solvent classified other than the polar organic solvent without departing from the gist of the present invention. In addition, the fused aromatic derivative of the present invention does not need to introduce a functional group for dissolution, and has a merit that a complicated synthesis step is not necessary. It does not exclude the introduction. For example, a functional group can be introduced to shift the absorption wavelength band.

本発明の縮環芳香族誘導体組成物によれば、これまで溶媒に不溶であり、取り扱いが困難とされてきた縮環芳香族誘導体を溶媒に溶解させることができるという優れた効果がある。また、縮環芳香族誘導体の吸光度の積分値の最大帯域が、可視光帯域、若しくは近赤外光帯域のいずれかにあるので、吸光度の積分値の最大帯域が紫外光帯域にあるフラーレン等とは異なる波長帯域のn型有機半導体を提供できる。   According to the condensed aromatic derivative composition of the present invention, there is an excellent effect that a condensed aromatic derivative that has been insoluble in a solvent and difficult to handle can be dissolved in a solvent. In addition, since the maximum band of the integrated value of absorbance of the fused aromatic derivative is in either the visible light band or the near infrared light band, fullerene etc. in which the maximum band of the integrated value of absorbance is in the ultraviolet light band Can provide n-type organic semiconductors of different wavelength bands.

[縮環芳香族誘導体含有層の製造方法] 以下に、本発明の縮環芳香族誘導体含有層の製造方法の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の製造方法も本発明の範疇に属し得る。本発明の縮環芳香族誘導体含有層は、湿式法により得ることができる。縮環芳香族誘導体含有層の膜厚は特に限定されず、用途に応じて適宜、最適な膜厚に設定すればよい。 [Method for Producing Fused Aromatic Derivative-Containing Layer] Hereinafter, an example of a method for producing a condensed aromatic derivative-containing layer of the present invention will be described. In addition, as long as it agree | coincides with the meaning of this invention, another manufacturing method can also belong to the category of this invention. The condensed aromatic derivative-containing layer of the present invention can be obtained by a wet method. The film thickness of the condensed aromatic derivative-containing layer is not particularly limited, and may be set to an optimal film thickness as appropriate according to the application.

(製造方法1) 本発明の縮環芳香族誘導体組成物を基材上に塗工して、乾燥することにより縮環芳香族誘導体含有層を得ることができる。縮環芳香族誘導体組成物は、必要に応じて固形分濃度が適切となるように溶媒を調整する。塗工方法は、特に限定されないが、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレー(噴霧)コート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。基材は、特に限定されないが、親和性を考慮して選定することが好ましい。 (Production Method 1) A condensed ring aromatic derivative-containing layer can be obtained by coating the condensed ring aromatic derivative composition of the present invention on a substrate and drying it. In the condensed aromatic derivative composition, the solvent is adjusted as necessary so that the solid content concentration is appropriate. The coating method is not particularly limited, but is a die coating method, a spin coating method, a dip coating method, a roll coating method, a bead coating method, a spray coating method, a bar coating method, a gravure coating method, an ink jet method, a screen printing method. And an offset printing method. The substrate is not particularly limited but is preferably selected in consideration of affinity.

塗工して得られた塗膜は、溶媒を除去するために乾燥する。乾燥方法は、特に限定されず、加温、風乾、減圧、真空等を利用することができる。乾燥前、若しくは乾燥後において、必要に応じて塩を除去する工程を加えることができる。塩の除去方法は、特に限定されず公知の方法を適宜利用できる。例えば、水洗によって塩を容易に除去できる。   The coating film obtained by coating is dried to remove the solvent. The drying method is not particularly limited, and heating, air drying, reduced pressure, vacuum, or the like can be used. Before drying or after drying, a step of removing the salt can be added as necessary. The method for removing the salt is not particularly limited, and a known method can be appropriately used. For example, salt can be easily removed by washing with water.

本発明によれば、溶媒に不溶で取り扱いが困難とされてきた縮環芳香族誘導体を溶解させた組成物を提供できるので、湿式法により簡便に塗膜形成できる。なお、縮環芳香族誘導体組成物中に電子供与体化合物を添加したものを用いることにより、電子供与体化合物と電子受容型化合物が混合した塗膜を得ることもできる。   According to the present invention, it is possible to provide a composition in which a condensed aromatic derivative that has been insoluble in a solvent and difficult to handle is dissolved, and thus a coating film can be easily formed by a wet method. In addition, the coating film which mixed the electron donor compound and the electron-accepting compound can also be obtained by using what added the electron donor compound in the condensed-ring aromatic derivative composition.

また、湿式法により縮環芳香族誘導体含有層を形成できるので、リフトオフ法、スクリーン印刷法などを利用して、所望のパターン形状を有する縮環芳香族誘導体含有層を容易に得ることができるというメリットもある。   Further, since the condensed aromatic derivative-containing layer can be formed by a wet method, a condensed aromatic derivative-containing layer having a desired pattern shape can be easily obtained using a lift-off method, a screen printing method, or the like. There are also benefits.

(製造方法2) 次に、上記製造方法1とは異なる方法の一例について説明する。製造方法2に係る縮環芳香族誘導体含有層は、縮環芳香族誘導体の分散液を湿式法により塗膜したものである。縮環芳香族誘導体の分散液は、例えば、縮環芳香族誘導体組成物を貧溶媒に滴下して縮環芳香族誘導体ナノ粒子を形成し、次いで、その縮環芳香族誘導体ナノ粒子が分散した分散液を調製することにより得られる。 (Manufacturing method 2) Next, an example of the method different from the said manufacturing method 1 is demonstrated. The condensed aromatic derivative-containing layer according to production method 2 is obtained by coating a dispersion of a condensed aromatic derivative with a wet method. The dispersion of the condensed aromatic derivative is, for example, dropping the condensed aromatic derivative composition into a poor solvent to form condensed aromatic derivative nanoparticles, and then the condensed aromatic derivative nanoparticles are dispersed. It is obtained by preparing a dispersion.

縮環芳香族誘導体の分散液の調製方法は特に限定されないが、好ましい例として、以下の方法が例示できる。即ち、縮環芳香族誘導体組成物と貧溶媒を混合する。溶媒Svγは、組成物中の溶媒に対して相溶性があり、縮環芳香族誘導体に対して貧溶媒となるものを選定する。組成物中の溶媒と貧溶媒Svγの割合は特に限定されないが、例えば、組成物中の溶媒:貧溶媒Svγ=1:4〜1:1000とすることができる。特に限定されるものではないが、通常は、大量の貧溶媒Svγに、組成物中の溶媒を滴下注入する。   Although the preparation method of the dispersion liquid of a condensed-ring aromatic derivative is not specifically limited, As a preferable example, the following method can be illustrated. That is, the condensed aromatic derivative composition and the poor solvent are mixed. The solvent Svγ is selected so that it is compatible with the solvent in the composition and becomes a poor solvent for the condensed aromatic derivative. The ratio of the solvent and the poor solvent Svγ in the composition is not particularly limited. For example, the solvent in the composition: the poor solvent Svγ = 1: 4 to 1: 1000. Although not particularly limited, usually, the solvent in the composition is dropped into a large amount of the poor solvent Svγ.

貧溶媒Svγとしては、上記条件を満たしていれば特に限定されないが、好ましい例として水を挙げることができる。水は、超純水、蒸留水、脱イオン水等の精製水を好適に適用することができるが、水道水などを利用してもよい。貧溶媒Svγの他の好ましい例としては、エタノール、メタノール、アセトン、ヘキサン等を挙げることができる。この際、溶媒中に粒子を攪拌等により分散させておく。粒子サイズや形状は、縮環芳香族誘導体ナノ粒子の表面電位(ゼータ(ζ)電位)を変えることにより調整できる。貧溶媒が水系の場合には、pH調整により縮環芳香族誘導体ナノ粒子の表面電位を調製することができる。pH調整は、酸性水溶液、若しくはアルカリ性水溶液の滴下により行うことができる。塗工方法、塗膜後の乾燥方法等は、特に限定されないが、製造方法1の方法を例示できる。   The poor solvent Svγ is not particularly limited as long as the above conditions are satisfied, but water may be mentioned as a preferred example. As the water, purified water such as ultrapure water, distilled water, and deionized water can be suitably applied, but tap water or the like may be used. Other preferred examples of the poor solvent Svγ include ethanol, methanol, acetone, hexane and the like. At this time, the particles are dispersed in the solvent by stirring or the like. The particle size and shape can be adjusted by changing the surface potential (zeta (ζ) potential) of the condensed aromatic derivative nanoparticles. When the poor solvent is aqueous, the surface potential of the condensed aromatic derivative nanoparticles can be adjusted by adjusting the pH. The pH can be adjusted by dropping an acidic aqueous solution or an alkaline aqueous solution. Although the coating method, the drying method after a coating film, etc. are not specifically limited, The method of the manufacturing method 1 can be illustrated.

製造方法2によれば、溶媒に不溶のために取り扱いが困難とされてきた縮環芳香族誘導体を溶媒に溶解させる縮環芳香族誘導体組成を用いることによって、縮環芳香族誘導体の分散液を容易に調製できる。従って、縮環芳香族誘導体含有層を容易に得ることができるというメリットがある。また、縮環芳香族誘導体の粒径サイズを容易に調整できるので、ナノ粒子サイズに調整したいときに特に有用である。   According to production method 2, by using a condensed aromatic derivative composition in which a condensed aromatic derivative that has been difficult to handle due to insolubility in a solvent is dissolved in a solvent, a dispersion of the condensed aromatic derivative is obtained. Easy to prepare. Therefore, there is a merit that a condensed aromatic derivative-containing layer can be easily obtained. In addition, since the particle size of the fused aromatic derivative can be easily adjusted, it is particularly useful when it is desired to adjust to the nanoparticle size.

(製造方法3) 製造方法3に係る縮環芳香族誘導体含有層は、p−n接合型ナノ粒子からなる塗膜である。p−n接合型粒子は、複数のp型有機半導体化合物である縮環芳香族誘導体がドメインを形成した縮環芳香族誘導体ナノ粒子と、複数のn型有機半導体化合物である電子供与体化合物がドメインを形成した電子供与性ナノ粒子が会合した粒子である。換言すると、p−n接合型粒子は、縮環芳香族誘導体が主成分,若しくは単独で凝集した縮環芳香族誘導体ナノ粒子と、電子供与体化合物が主成分、若しくは単独で凝集した電子供与性ナノ粒子とがpn接合面を形成し、会合しているものである。p−n接合型粒子は、縮環芳香族誘導体ナノ粒子と電子供与性ナノ粒子の界面においてpn接合面が形成されている。 (Manufacturing method 3) The condensed aromatic derivative containing layer which concerns on the manufacturing method 3 is a coating film which consists of a pn junction type nanoparticle. The pn junction type particle includes a condensed aromatic derivative nanoparticle in which a condensed aromatic derivative that is a plurality of p-type organic semiconductor compounds forms a domain, and an electron donor compound that is a plurality of n-type organic semiconductor compounds. This is a particle in which electron-donating nanoparticles forming a domain are associated. In other words, the pn junction type particle is composed of a condensed aromatic derivative nanoparticle in which a condensed aromatic derivative is a main component or agglomerated alone, and an electron donating property in which an electron donor compound is a main component or agglomerated alone. Nanoparticles form a pn junction surface and are associated with each other. In the pn junction type particle, a pn junction surface is formed at the interface between the condensed aromatic derivative nanoparticle and the electron donating nanoparticle.

p−n接合型ナノ粒子の製造方法は、特に限定されないが以下の方法を挙げることができる。即ち、本発明の縮環芳香族誘導体組成物において、当該組成物中の溶媒に溶解する電子供与体化合物を含む組成物を調合した後、貧溶媒Svγを加える。貧溶媒Svγと組成物中の溶媒の比率、貧溶媒は、特に限定されないが、好ましい例として製造方法2と同様のものを例示できる。   Although the manufacturing method of a pn junction type nanoparticle is not specifically limited, The following method can be mentioned. That is, in the condensed ring aromatic derivative composition of the present invention, after preparing a composition containing an electron donor compound that dissolves in the solvent in the composition, the poor solvent Svγ is added. The ratio of the poor solvent Svγ to the solvent in the composition and the poor solvent are not particularly limited, but preferred examples include those similar to Production Method 2.

上記方法により、縮環芳香族誘導体と電子供与体化合物が会合したp−n接合型粒子を容易に得ることができる。その後、さらに縮環芳香族誘導体ナノ粒子と電子供与性ナノ粒子の会合促進処理を行う。この際、溶媒中に粒子を攪拌等により分散させておく。例えば、縮環芳香族誘導体ナノ粒子と電子供与性ナノ粒子の表面電位(ゼータ(ζ)電位)を変えて会合を促進させることができる。貧溶媒が水系の場合には、pH調整により縮環芳香族誘導体ナノ粒子と電子供与性ナノ粒子の表面電位を調整することができる。pH調整は、酸性水溶液、若しくはアルカリ性水溶液を滴下することにより行うことができる。表面電位を変えることにより、縮環芳香族誘導体ナノ粒子と電子供与性ナノ粒子の会合が促進され、粒径の大きなp−n接合型粒子を得ることができる。なお、会合促進処理の他の方法としては、界面活性剤を添加する方法、遠心分離を行う方法、時間的放置による方法等を挙げることができる。   By the above method, a pn junction type particle in which a condensed aromatic derivative and an electron donor compound are associated can be easily obtained. Thereafter, an association promotion treatment of the condensed aromatic derivative nanoparticles and the electron donating nanoparticles is further performed. At this time, the particles are dispersed in the solvent by stirring or the like. For example, the association can be promoted by changing the surface potential (zeta (ζ) potential) of the fused-ring aromatic derivative nanoparticles and the electron-donating nanoparticles. When the poor solvent is aqueous, the surface potential of the condensed aromatic derivative nanoparticles and the electron donating nanoparticles can be adjusted by adjusting the pH. The pH can be adjusted by dropping an acidic aqueous solution or an alkaline aqueous solution. By changing the surface potential, the association between the condensed aromatic derivative nanoparticles and the electron donating nanoparticles is promoted, and a pn junction type particle having a large particle size can be obtained. Examples of other methods for promoting association include a method of adding a surfactant, a method of centrifuging, and a method of standing for a time.

得られたp−n接合型粒子の分散液をそのまま、若しくは精製後に再度、分散液を調製し、塗工して乾燥することによりp−n接合型粒子を含有する縮環芳香族誘導体含有層を得ることができる。   Fused aromatic derivative-containing layer containing pn-junction type particles by preparing the dispersion liquid of the obtained pn-junction type particles as it is or after purification again, coating and drying Can be obtained.

製造方法3によれば、溶媒に不溶のために取り扱いが困難とされてきた縮環芳香族誘導体を溶媒に溶解させる縮環芳香族誘導体組成を用いることによって、縮環芳香族誘導体を含むp−n接合型粒子の分散液を容易に調製できる。従って、縮環芳香族誘導体含有層を容易に得ることができるというメリットがある。また、縮環芳香族誘導体を含むp−n接合型粒子の粒径サイズを容易に調製できる。特に、ナノ粒子サイズに調整したいときに有用である。   According to production method 3, by using a condensed aromatic derivative composition in which a condensed aromatic derivative that has been difficult to handle due to insolubility in a solvent is dissolved in a solvent, p- containing a condensed aromatic derivative is used. A dispersion of n-junction particles can be easily prepared. Therefore, there is a merit that a condensed aromatic derivative-containing layer can be easily obtained. In addition, the particle size of the pn junction type particles containing the condensed aromatic derivative can be easily prepared. This is particularly useful when it is desired to adjust the nanoparticle size.

[光触媒] 次に、本発明の有機光触媒について図1A〜図1Cを用いつつ説明する。
(実施形態1) 実施形態1の有機光触媒101は、図1Aに示すように、電子供与体(p型有機半導体)層1と電子受容体(n型有機半導体)層2とが接し合う、p−n接合界面を有するものである。本発明の有機光触媒では、光照射により電子供与体化合物と電子受容型化合物が接する界面で電子キャリアと正孔キャリアが生じ、単方向性の光誘起電子移動が生じる。この光照射化で生じたキャリアが被処理物(例えば、有機物、窒素、硫黄またはリンを含む無機物等)の分解に用いられる。電子受容体層2は、本発明の縮環芳香族誘導体含有層により構成する。
[Photocatalyst] Next, the organic photocatalyst of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1C.
(Embodiment 1) The organic photocatalyst 101 of Embodiment 1 has a p-type contact between an electron donor (p-type organic semiconductor) layer 1 and an electron acceptor (n-type organic semiconductor) layer 2 as shown in FIG. 1A. It has an -n junction interface. In the organic photocatalyst of the present invention, electron carriers and hole carriers are generated at the interface where the electron donor compound and the electron accepting compound are in contact with each other by light irradiation, and unidirectional photoinduced electron transfer occurs. Carriers generated by this light irradiation are used for decomposition of an object to be treated (for example, an inorganic substance containing organic matter, nitrogen, sulfur, or phosphorus). The electron acceptor layer 2 is composed of the condensed aromatic derivative-containing layer of the present invention.

電子供与体層1及び電子受容体層2の積層方法は、特に限定されないが、製造工程の簡便化の観点からは、電子供与体層1、電子受容体層2を共に湿式法により成膜する方法が好ましい。電子受容体層2は、上述した縮環芳香族誘導体含有層の塗膜方法により形成することができる。電子供与体層1は、電子供与体化合物を溶媒に溶解した組成物を調合し、基体上に塗工して乾燥することにより得ることができる。また、電子供与体化合物を溶媒に分散した組成物を塗工して乾燥してもよい。塗工方法としては、前述の縮環芳香族誘導体含有層の説明で例示したものが挙げられる。また、湿式法に代えて、真空蒸着法、スパッタリング法、電気化学的被覆(電析)、基体に練りこむ方法等で電子供与体層1を形成してもよい。基体の材質としては、本発明の趣旨を逸脱しないものであればよく、例えば、セラミックス、金属、合金、木材、コンクリート、紙、繊維等が挙げられる。なお、基体の形状は、用途に応じたものであればよい。   The lamination method of the electron donor layer 1 and the electron acceptor layer 2 is not particularly limited, but from the viewpoint of simplifying the production process, both the electron donor layer 1 and the electron acceptor layer 2 are formed by a wet method. The method is preferred. The electron acceptor layer 2 can be formed by the coating method of the condensed aromatic derivative-containing layer described above. The electron donor layer 1 can be obtained by preparing a composition in which an electron donor compound is dissolved in a solvent, coating the substrate, and drying. Alternatively, a composition in which an electron donor compound is dispersed in a solvent may be applied and dried. Examples of the coating method include those exemplified in the description of the above-described condensed aromatic derivative-containing layer. Further, instead of the wet method, the electron donor layer 1 may be formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, an electrochemical coating (electrodeposition), a method of kneading into a substrate, or the like. The material of the substrate may be any material that does not depart from the spirit of the present invention, and examples thereof include ceramics, metals, alloys, wood, concrete, paper, and fibers. In addition, the shape of the substrate may be any depending on the application.

電子供与体化合物は、本発明の縮環芳香族誘導体組成に含まれる縮環芳香族誘導体との間において良好なp−n接合の関係を有するものであればよく、特に限定されない。電子供与体の化合物は、単一の化合物を用いてもよいし2種以上を混合して用いてもよい。好適な例としては、本発明の縮環芳香族誘導体組成物に添加してもよい化合物として例示したものが挙げられる。   The electron donor compound is not particularly limited as long as it has a good pn junction relationship with the condensed aromatic derivative contained in the condensed aromatic derivative composition of the present invention. The electron donor compound may be a single compound or a mixture of two or more. Preferable examples include those exemplified as compounds that may be added to the condensed aromatic derivative composition of the present invention.

電子供与体層1、電子受容体層2の厚さは、特に限定されないが、例えば、5〜500nm程度、好ましくは20〜200nm程度、より好ましくは30〜90nm程度である。電子受容体層2の厚さは特に限定はないが、例えば、10〜800nm程度、好ましくは50〜600nm程度、より好ましくは100〜400nm程度である。   Although the thickness of the electron donor layer 1 and the electron acceptor layer 2 is not specifically limited, For example, it is about 5-500 nm, Preferably it is about 20-200 nm, More preferably, it is about 30-90 nm. The thickness of the electron acceptor layer 2 is not particularly limited, but is, for example, about 10 to 800 nm, preferably about 50 to 600 nm, and more preferably about 100 to 400 nm.

本発明の有機光触媒は、光照射下、気相又は水相中に含まれる有機物或いは窒素、硫黄又はリンを含む無機物等の分解対象物と接触することにより、分解能を発揮する。分解対象物としては、悪臭原因物質、粉塵、微生物、ウィルス、シックハウス症候群の原因物質(ホルムアルデヒド等)、臭い成分(たばこ臭、ペット臭等)、有害物質(ダイオキシン、PCB等)、農薬、エチレンガス、窒素化合物(アンモニア、NOx等)、硫黄化合物(メルカプタン、スルフィド等)や、リン化合物(有機リン等)が挙げられる。   The organic photocatalyst of the present invention exhibits resolution by contacting with a decomposition target such as an organic substance contained in a gas phase or an aqueous phase or an inorganic substance containing nitrogen, sulfur or phosphorus under light irradiation. Substances to be decomposed include odor-causing substances, dust, microorganisms, viruses, sick house syndrome causative substances (formaldehyde, etc.), odor components (cigarette odor, pet odor, etc.), harmful substances (dioxin, PCB, etc.), agricultural chemicals, ethylene gas , Nitrogen compounds (such as ammonia and NOx), sulfur compounds (such as mercaptans and sulfides), and phosphorus compounds (such as organic phosphorus).

本発明の有機光触媒は、吸光度の積分値の最大帯域が、可視光帯域、若しくは近赤外光帯域のいずれかである縮環芳香族誘導体を用いているので、これらの帯域に対応する波長において好適に適用できる。特に、可視光帯域に吸収が良好な縮環芳香族誘導体を用いることにより、自然光(波長300〜800nm)、特に可視光(波長が400nm以上、特に400〜750nm程度)を利用できる。   The organic photocatalyst of the present invention uses a condensed aromatic derivative in which the maximum band of the integrated value of absorbance is either the visible light band or the near-infrared light band, and therefore at wavelengths corresponding to these bands. It can be suitably applied. In particular, natural light (wavelength of 300 to 800 nm), particularly visible light (wavelength of about 400 nm or more, particularly about 400 to 750 nm) can be used by using a condensed aromatic derivative having good absorption in the visible light band.

本発明の有機光触媒は水に対しても安定であるため、分解対象物を含む水の処理も効率的に実施できる。例えば、有機光触媒の粉砕処理した粉末を被処理水に分散させて光を照射して水を処理し、処理後は該粉末をろ過して処理水を得、粉末を回収できる。なお、水相(被処理水)としては、例えば、工業用循環水、工業用排水、産業用排水、上水、下水、土壌及び地下水、池、プール、生活排水、農薬残存廃液、風呂、貯水タンク、湖水、ダムなどが挙げられる。これらの水相は、pH、硬度等は特に限定はなく、効率的に処理が可能である。特に、pH7〜11程度とするのが好ましい。また、可視光応答型の光触媒を塗料に混入させて、光触媒活性を有する塗料組成物としてもよい。   Since the organic photocatalyst of the present invention is stable against water, it is possible to efficiently carry out treatment of water containing the decomposition target. For example, the powder obtained by pulverizing the organic photocatalyst can be dispersed in the water to be treated and irradiated with light to treat the water. After the treatment, the powder is filtered to obtain treated water, and the powder can be collected. The water phase (treated water) includes, for example, industrial circulating water, industrial wastewater, industrial wastewater, clean water, sewage, soil and groundwater, ponds, pools, domestic wastewater, residual agricultural chemicals, baths, water storage Examples include tanks, lakes, and dams. These aqueous phases are not particularly limited in pH, hardness and the like, and can be treated efficiently. In particular, the pH is preferably about 7 to 11. Alternatively, a visible light responsive photocatalyst may be mixed into the paint to form a paint composition having photocatalytic activity.

実施形態1の有機光触媒は、上述した縮環芳香族誘導体組成物を用いることにより、縮環芳香族誘導体含有層を湿式法により簡便に形成できるので、製造工程が簡便であるというメリットがある。特に、縮環芳香族誘導体の吸光度の積分値の最大帯域が可視光帯域にあるものを用いることにより、屋内外を問わずに利用できる。とりわけ屋内における照明光等を有効に利用して、光触媒を効率的に発揮させることができるという点において優れている。また、縮環芳香族誘導体の吸光度の積分値の最大帯域が近赤外光帯域にあるものを用いることにより、近赤外広帯域の光照射のオンオフによって光触媒能を制御する用途に応用できる。   The organic photocatalyst of Embodiment 1 has the merit that the production process is simple because the condensed aromatic derivative-containing layer can be easily formed by a wet method by using the above-described condensed aromatic derivative composition. In particular, it can be used both indoors and outdoors by using a condensed aromatic derivative having a maximum absorbance integrated band in the visible light band. In particular, it is excellent in that the photocatalyst can be efficiently exhibited by effectively using indoor illumination light or the like. Further, by using a condensed aromatic derivative having a maximum absorbance integrated band in the near-infrared light band, the photocatalytic ability can be controlled by turning on / off light irradiation in a near-infrared band.

(実施形態2) 図1Bに、実施形態2の有機光触媒の模式的断面図を示す。有機光触媒102は、吸着材3上に電子供与体層1、電子受容体層2がこの順に積層されている。吸着材3の種類は、特に限定されないが、活性炭、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、シリカゲル、粘土などの吸着能が高い材料や、イオン交換樹脂、キトサン、ポリプロピレン、有機ゲルなどの薄膜化できる高分子材料等が挙げられる。このうち、被処理物がアミン類やカルボン酸類の吸着には、特にイオン交換樹脂が好適である。被処理物がアミン類の場合には陽イオン交換樹脂が好ましく、具体的には、パーフルオロスルホン酸又はその塩/PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)の共重合体(例えばナフィオン(登録商標))や、パーフルオロカルボン酸又はその塩/PTFEの共重合体(例えばフレミオン(登録商標))等が挙げられる。被処理物がカルボン酸類の場合には陰イオン交換樹脂が好ましい。 Embodiment 2 FIG. 1B shows a schematic cross-sectional view of an organic photocatalyst of Embodiment 2. In the organic photocatalyst 102, an electron donor layer 1 and an electron acceptor layer 2 are laminated on the adsorbent 3 in this order. The type of the adsorbent 3 is not particularly limited, but a high adsorbent material such as activated carbon, activated alumina, molecular sieve, silica gel, clay, or a polymer material capable of forming a thin film such as ion exchange resin, chitosan, polypropylene, or organic gel. Etc. Among these, an ion exchange resin is particularly suitable for adsorption of amines and carboxylic acids as the object to be treated. When the object to be treated is an amine, a cation exchange resin is preferable. Specifically, a perfluorosulfonic acid or a salt thereof / PTFE (polytetrafluoroethylene) copolymer (for example, Nafion (registered trademark)), , Perfluorocarboxylic acid or a salt thereof / PTFE copolymer (for example, Flemion (registered trademark)), and the like. When the object to be treated is a carboxylic acid, an anion exchange resin is preferable.

吸着材3の形態は特に限定はなく、基体として任意の形状であってもよいし、層状又は粉末であってもよい。また、吸着材3自体を基材として用いてもよい。吸着材3を用いる場合、p−n接合した電子供与体層1と電子受容体層2のうちの電子供与体層1の表面の全部もしくは一部に吸着材が接触した形態が好ましい。精製は、例えば、フィルターを用いて分散液を濾別し、得られたp−n接合型粒子を必要に応じてさらに精製を行う方法が挙げられる。   The form of the adsorbent 3 is not particularly limited, and may be an arbitrary shape as a substrate, or may be a layer or a powder. Further, the adsorbent 3 itself may be used as a base material. When the adsorbent 3 is used, a form in which the adsorbent is in contact with all or a part of the surface of the electron donor layer 1 of the electron donor layer 1 and the electron acceptor layer 2 which are pn junctions is preferable. The purification includes, for example, a method of filtering the dispersion using a filter and further purifying the obtained pn junction type particles as necessary.

可視光応答型の有機光触媒102の例としては、例えば、吸着材3としてナフィオン膜、即ちパーフルオロスルホン酸又はその塩/PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)の共重合体(1〜150μm程度)に、電子供与体層1としてフタロシアニン(30〜90nm程度)及び電子受容体層2としてペリレン(100〜400nm程度)がこの順で積層されたものが挙げられる。光触媒の活性を上げるために、上記の電子供与体化合物、電子受容型化合物以外に、必要に応じて銀、銅等を添加してもよい。   Examples of the visible light responsive organic photocatalyst 102 include, for example, a Nafion membrane as the adsorbent 3, that is, a perfluorosulfonic acid or a salt thereof / PTFE (polytetrafluoroethylene) copolymer (about 1 to 150 μm), Examples of the electron donor layer 1 include phthalocyanine (about 30 to 90 nm) and an electron acceptor layer 2 in which perylene (about 100 to 400 nm) is laminated in this order. In order to increase the activity of the photocatalyst, silver, copper or the like may be added as necessary in addition to the electron donor compound and the electron accepting compound.

吸着材層3の膜厚は、適宜設定することができる。吸着材の厚さは、例えば、1〜200μm程度、好ましくは10〜100μm程度である。光触媒102は、三層フィルムのまま光触媒として用いることもできるが、必要に応じて三層フィルムに粘着剤層を設けて基材に貼着したり、粉砕・切断して粉末状にしてもよい。また、基体上に、直接吸着材3と電子供与体層1と電子受容体層2とを積層してもよい。   The film thickness of the adsorbent layer 3 can be set as appropriate. The thickness of the adsorbent is, for example, about 1 to 200 μm, preferably about 10 to 100 μm. The photocatalyst 102 can also be used as a photocatalyst with a three-layer film, but if necessary, a pressure-sensitive adhesive layer may be provided on the three-layer film and adhered to a substrate, or pulverized and cut into a powder form. . Alternatively, the adsorbent 3, the electron donor layer 1, and the electron acceptor layer 2 may be laminated directly on the substrate.

実施形態2の有機光触媒によれば、実施形態1と同様の効果が得られる。また、吸着材を用いているのでより効率的に光触媒能を発揮させることができるという優れた効果がある。   According to the organic photocatalyst of Embodiment 2, the same effect as that of Embodiment 1 can be obtained. Moreover, since the adsorbent is used, there is an excellent effect that the photocatalytic ability can be exhibited more efficiently.

(実施形態3) 図1Cに、上記実施形態とは異なる有機光触媒の一例について説明する。有機光触媒103は、p−n接合型粒子からなる。p−n接合型粒子の製造方法は、特に限定されないが、特許文献7の方法を好適に利用できる。具体的には、上述した製造方法3のようにp−n接合型粒子の分散液を調製した後、分散溶媒を除去することによりp−n接合型粒子を得る。p−n接合型粒子は、2つのp型有機半導体ナノ粒子である電子供与性ナノ粒子10と2つの電子受容性ナノ粒子20が会合体を形成しているものである。電子受容性ナノ粒子20には、縮環芳香族誘導体ナノ粒子を用いる。 Embodiment 3 FIG. 1C illustrates an example of an organic photocatalyst different from the above embodiment. The organic photocatalyst 103 is composed of pn junction type particles. Although the manufacturing method of pn junction type particle | grains is not specifically limited, The method of patent document 7 can be utilized suitably. Specifically, after preparing a dispersion of pn junction-type particles as in production method 3 described above, pn junction-type particles are obtained by removing the dispersion solvent. The pn junction type particle is one in which an electron-donating nanoparticle 10 and two electron-accepting nanoparticles 20 which are two p-type organic semiconductor nanoparticles form an aggregate. As the electron-accepting nanoparticles 20, condensed aromatic derivative nanoparticles are used.

電子供与性ナノ粒子10と電子受容性ナノ粒子20の会合する粒子数は特に限定されるものではなく、任意である。即ち、本発明のp−n接合型粒子は、M(正の整数)個の電子供与性ナノ粒子10とN(正の整数)個の電子受容性ナノ粒子20の会合体からなる。利用目的に応じて電子供与性ナノ粒子10が過多(M>N)のp−n接合型粒子としたり、電子受容性ナノ粒子20が過多(M<N)のp−n接合型粒子とすることができる。ドメインを形成する電子供与性ナノ粒子10及び電子受容性ナノ粒子20の形状は、特に限定されず、結晶であっても、非晶質であってもよい。   The number of particles that the electron-donating nanoparticles 10 and the electron-accepting nanoparticles 20 associate with each other is not particularly limited, and is arbitrary. That is, the pn junction type particle of the present invention comprises an aggregate of M (positive integer) electron-donating nanoparticles 10 and N (positive integer) electron-accepting nanoparticles 20. Depending on the purpose of use, the electron donating nanoparticles 10 are excessive (M> N) pn junction type particles, or the electron accepting nanoparticles 20 are excessive (M <N) pn junction type particles. be able to. The shape of the electron-donating nanoparticle 10 and the electron-accepting nanoparticle 20 forming the domain is not particularly limited, and may be crystalline or amorphous.

p−n接合型粒子を光触媒として利用する場合、実質的に同一の粒子数の会合体からなる単分散系としてもよいし、多分散系の会合体からなるものを用いてもよい。また、1種類のp−n接合型粒子からなる光触媒の他、複数種類のp−n接合型粒子をブレンドした光触媒を用いてもよい。   When the pn junction type particles are used as a photocatalyst, a monodispersed system composed of an aggregate having substantially the same number of particles may be used, or a polydispersed aggregate may be used. In addition to a photocatalyst composed of one type of pn junction type particles, a photocatalyst blended with a plurality of types of pn junction type particles may be used.

電子供与性ナノ粒子10は、p型有機半導体化合物である電子供与性化合物が凝集した粒子、若しくは電子供与性化合物が主成分として凝集した粒子である。電子受容性ナノ粒子20は、n型有機半導体化合物である縮環芳香族誘導体が凝集した粒子、若しくは縮環芳香族誘導体が主成分として凝集した粒子である。他の成分としては、例えば、金属微粒子などを含有することができる。   The electron donating nanoparticle 10 is a particle in which an electron donating compound that is a p-type organic semiconductor compound is aggregated, or a particle in which an electron donating compound is aggregated as a main component. The electron-accepting nanoparticles 20 are particles in which a condensed ring aromatic derivative that is an n-type organic semiconductor compound is aggregated, or particles in which a condensed ring aromatic derivative is aggregated as a main component. As other components, for example, metal fine particles can be contained.

電子供与性化合物、及び縮環芳香族誘導体の凝集する分子数は、特に限定されないが、得られる平均粒子径は、ナノオーダー(1nm以上、1000nm未満)となるようにする。励起子の拡散長は、通常10nm前後であることが知られている。平均粒子径をナノサイズとすることにより、励起子のpn接合面までの移動効率を高めることが可能となり、触媒効率を高めることができる。また、平均粒子径をナノサイズとすることにより、表面積拡大による触媒効率アップが期待できる。   The number of molecules that the electron donating compound and the condensed aromatic derivative aggregate is not particularly limited, but the average particle size to be obtained is set to be nano-order (1 nm or more and less than 1000 nm). It is known that the exciton diffusion length is usually around 10 nm. By making the average particle diameter nano-sized, it becomes possible to increase the efficiency of exciton transfer to the pn junction surface, and the catalyst efficiency can be increased. In addition, by making the average particle diameter nano-sized, it is possible to expect an increase in catalyst efficiency due to an increase in surface area.

製造工程の簡便化を図る観点からは、電子供与性ナノ粒子10及び電子受容性ナノ粒子20の平均粒子径は、10nm以上とすることが好ましい。また、触媒効率を高める観点からは、電子供与性ナノ粒子10及び電子受容性ナノ粒子20の平均粒子径は、100nm以下とすることが好ましい。   From the viewpoint of simplifying the production process, the average particle diameter of the electron donating nanoparticles 10 and the electron accepting nanoparticles 20 is preferably 10 nm or more. Further, from the viewpoint of increasing the catalyst efficiency, the average particle diameter of the electron donating nanoparticles 10 and the electron accepting nanoparticles 20 is preferably 100 nm or less.

p−n接合型粒子は、吸着材と組み合わせて利用してもよい。吸着材とp−n接合型粒子の組み合わせによる利用方法は、特に制限されずに用いることができる。吸着材は、p−n接合型粒子と接触することが好ましいが、近接位置に配置してもよい。薄膜状の吸着材上にp−n接合型粒子からなる薄膜を積層したり、粉末状の吸着材とp−n接合型粒子をブレンドした粒子としたり、このブレンドした粒子から膜を形成したりすることができる。吸着材は、特に限定されないが、上述したものを例示できる。なお、p−n接合型粒子の平均粒子径は、特に限定されない。ナノサイズであってもよいし、マイクロサイズ等であってもよい。   The pn junction type particles may be used in combination with an adsorbent. The utilization method by the combination of an adsorbent and pn junction type particles is not particularly limited and can be used. The adsorbent is preferably in contact with the pn junction type particles, but may be disposed at a close position. Laminating a thin film made of pn junction type particles on a thin film adsorbent, blending powder adsorbent and pn junction type particles, or forming a film from the blended particles can do. Although an adsorbent is not specifically limited, What was mentioned above can be illustrated. The average particle size of the pn junction type particles is not particularly limited. Nano size may be sufficient and micro size etc. may be sufficient.

p−n接合型粒子は、光照射によって、縮環芳香族誘導体ナノ粒子からなる電子受容性ナノ粒子と電子供与性ナノ粒子それぞれにおいて励起子が生じる。この励起子は、pn接合面に移動して、電子キャリア及び正孔キャリアとなる。即ち、pn接合面近傍で電荷分離が起こる。そして、単方向性の光誘起電子移動が起こり、キャリアによる酸化・還元反応により、被処理物(例えば、有機物、窒素、硫黄、リンを含む無機物)の分解等が行われる。   In the pn junction-type particles, excitons are generated in each of the electron-accepting nanoparticles and the electron-donating nanoparticles formed of condensed aromatic derivative nanoparticles by light irradiation. The excitons move to the pn junction surface and become electron carriers and hole carriers. That is, charge separation occurs near the pn junction surface. Then, unidirectional photo-induced electron transfer occurs, and an object to be treated (for example, an inorganic substance containing organic matter, nitrogen, sulfur, or phosphorus) is decomposed by an oxidation / reduction reaction by a carrier.

実施形態3のp−n接合型粒子は、粒子形状であるので、ニーズに応じた成形加工を容易に行うことができる。このため、広範な用途に利用可能である。例えば、p−n接合型粒子は、粒子形状のまま光触媒として利用してもよいし、水に再懸濁させたものを基板等に塗布させて膜状で利用したり、ペースト材料として利用したりすることもできる。また、p−n接合型粒子を塗料などの樹脂に混練させたりしてもよい。また、前述したように吸着材とp−n接合型粒子をブレンドした膜を形成してもよい。   Since the pn junction-type particle | grains of Embodiment 3 are particle shapes, the shaping | molding process according to a need can be performed easily. For this reason, it can be used for a wide range of applications. For example, pn junction type particles may be used as a photocatalyst in the form of particles, or may be used as a film by applying a resuspended material in water to a substrate or the like, or as a paste material. You can also. Further, the pn junction type particles may be kneaded with a resin such as a paint. Further, as described above, a film in which an adsorbent and pn junction type particles are blended may be formed.

p−n接合型粒子をフィルム状に形成し、これを電極基材表面に被覆することにより、電極として利用することも可能である。電極基材としては、導電性透明ガラス基材、金属基材、炭素系基材等が挙げられる。具体例としては、インジウム−スズオキシド(ITO)等で被覆された導電性透明ガラス基材;白金等の金属基材;グラファイト、ダイヤモンド、グラッシーカーボン等の炭素系基材等が挙げられる。電極基材の抵抗値は、例えば、5〜100Ω/cm、好ましくは8〜20Ω/cmのものが用いられる。また、電極基材の形状は種々の形状を採用することができるが、電気分解や光照射の効率を上げる電極表面の大きい平板状、基板状のものが好ましい。 It is also possible to use as an electrode by forming pn junction-type particles in a film shape and coating the surface of the electrode substrate. Examples of the electrode substrate include a conductive transparent glass substrate, a metal substrate, and a carbon-based substrate. Specific examples include a conductive transparent glass substrate coated with indium-tin oxide (ITO) or the like; a metal substrate such as platinum; a carbon-based substrate such as graphite, diamond, or glassy carbon. The resistance value of the electrode substrate is, for example, 5 to 100 Ω / cm 2 , preferably 8 to 20 Ω / cm 2 . Various shapes can be adopted for the electrode substrate, but a plate-like or substrate-like shape having a large electrode surface that increases the efficiency of electrolysis or light irradiation is preferred.

電極基材の表面に、p−n接合型粒子を含むフィルムを積層する。フィルムの厚さは、例えば、10〜100nm程度である。このp−n接合型粒子の上層に遷移金属触媒(例えば、Ni,Pd,Pt,Ir触媒等、好ましくはPt又はIr触媒)を担持したもの等を積層してもよい。   A film containing pn junction type particles is laminated on the surface of the electrode substrate. The thickness of the film is, for example, about 10 to 100 nm. A material carrying a transition metal catalyst (for example, Ni, Pd, Pt, Ir catalyst, preferably Pt or Ir catalyst) may be laminated on the upper layer of the pn junction type particles.

このような構成を採用する電極は、アノード電極(陽極)として機能し、有機物を酸化分解する。アノード電極では、光(特に可視光)で励起された電子が、電極基材方向に流れ、また光励起により生じた正孔は電解液方向に流れる。電解液との界面では、有機物が正孔により酸化分解される。即ち、水相中で効率的な光アノード電極として作用する。   An electrode employing such a configuration functions as an anode electrode (anode) and oxidizes and decomposes organic substances. In the anode electrode, electrons excited by light (particularly visible light) flow in the direction of the electrode substrate, and holes generated by photoexcitation flow in the direction of the electrolyte. At the interface with the electrolytic solution, organic substances are oxidatively decomposed by holes. That is, it acts as an efficient photoanode electrode in the aqueous phase.

実施形態3の光触媒によれば、実施形態1の有機光触媒と同様の効果を得ることができる。また、実施形態3の光触媒は、粉砕処理を行わずに粒子形状とすることができるという優れたメリットがある。   According to the photocatalyst of Embodiment 3, the same effect as the organic photocatalyst of Embodiment 1 can be obtained. Moreover, the photocatalyst of Embodiment 3 has the outstanding merit that it can be made into a particle shape, without performing a grinding | pulverization process.

[光電変換素子] 次に、本発明の光電変換素子の一例について図2A〜図2Cを用いつつ説明する。 [Photoelectric Conversion Element] Next, an example of the photoelectric conversion element of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2C.

(実施形態A) 光電変換素子201は、図2Aに示すように、光電変換層25A、第1電極21、第2電極22を具備する。光電変換層25Aは、第1電極21及び第2電極22に挟持され、電子供与体層1、電子受容体層2の2層が積層されたpnヘテロ接合型となっている。 (Embodiment A) The photoelectric conversion element 201 includes a photoelectric conversion layer 25A, a first electrode 21, and a second electrode 22, as shown in FIG. 2A. The photoelectric conversion layer 25 </ b> A is sandwiched between the first electrode 21 and the second electrode 22 and is a pn heterojunction type in which two layers of the electron donor layer 1 and the electron acceptor layer 2 are laminated.

第1電極21、第2電極22は、薄膜電極により構成されている。第1電極21、第2電極22の材料は、特に限定されないが、第1電極21と第2電極22の少なくともいずれか一方において光電変換層25に光電変換を誘起するための光線が届く材料とする必要がある。可視光帯域を光電変換に利用する場合には、第1電極21、第2電極22の少なくとも一方が酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム・酸化亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)等の透明導電性薄膜であることが好ましい。これら以外の電極材料の一例としては、Al、Auなどの金属や、Al,Au,Co,Ni,Pt,Ag,Li,In,Ca,Mg,LiFなどを組み合わせた合金材料等が挙げられる。   The first electrode 21 and the second electrode 22 are thin film electrodes. The material of the first electrode 21 and the second electrode 22 is not particularly limited, and is a material that can receive light for inducing photoelectric conversion in the photoelectric conversion layer 25 in at least one of the first electrode 21 and the second electrode 22. There is a need to. When the visible light band is used for photoelectric conversion, at least one of the first electrode 21 and the second electrode 22 is transparent such as indium tin oxide (ITO), indium oxide / zinc oxide (IZO), and zinc oxide (ZnO). A conductive thin film is preferred. Examples of electrode materials other than these include metals such as Al and Au, and alloy materials that combine Al, Au, Co, Ni, Pt, Ag, Li, In, Ca, Mg, LiF, and the like.

第1電極21は、例えば、ガラス・石英、ポリカーボネート等のプラスチック基材などの絶縁性基板上にスパッタリング法等の公知の方法により形成することができる。第2電極22は、光電変換層25上にスパッタリング法等の公知の方法により形成することができる。   The first electrode 21 can be formed by a known method such as a sputtering method on an insulating substrate such as a plastic substrate such as glass, quartz, or polycarbonate. The second electrode 22 can be formed on the photoelectric conversion layer 25 by a known method such as a sputtering method.

電子供与体層1、電子受容体層2の膜厚は、特に限定されないが、例えば、5nm〜1000nm程度である。より好ましくは10nm以上であり、さらに好ましくは20nm以上である。また、100nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることがさらに好ましい。光電変換層25Aの形成方法は、特に限定されないが、製造工程の簡便化の観点からは、電子供与体層1、電子受容体層2を共に湿式法により成膜する方法が好ましい。電子供与体層1、電子受容体層2の好ましい形成方法は上述したとおりである。   Although the film thickness of the electron donor layer 1 and the electron acceptor layer 2 is not specifically limited, For example, it is about 5 nm-1000 nm. More preferably, it is 10 nm or more, More preferably, it is 20 nm or more. Moreover, it is more preferable that it is 100 nm or less, and it is further more preferable that it is 50 nm or less. The method for forming the photoelectric conversion layer 25A is not particularly limited, but from the viewpoint of simplifying the production process, a method of forming both the electron donor layer 1 and the electron acceptor layer 2 by a wet method is preferable. A preferred method for forming the electron donor layer 1 and the electron acceptor layer 2 is as described above.

光電変換層25Aと第1電極21の間には、正孔取出し層やバッファ層を設けてもよい。同じく、光電変換層25Aと第2電極22の間に、電子取出し層やバッファ層を設けてもよい。これらの層には、公知の材料を制限なく利用できる。   A hole extraction layer and a buffer layer may be provided between the photoelectric conversion layer 25 </ b> A and the first electrode 21. Similarly, an electron extraction layer or a buffer layer may be provided between the photoelectric conversion layer 25 </ b> A and the second electrode 22. For these layers, known materials can be used without limitation.

実施形態Aに係る光電変換素子によれば、溶媒に不溶で取り扱いが困難とされてきた縮環芳香族誘導体を溶媒に溶解させた縮環芳香族誘導体組成を提供できるので、湿式法により簡便に塗膜を形成できる。その結果、縮環芳香族誘導体を含む光電変換素子を容易に製造することができる。   According to the photoelectric conversion element according to Embodiment A, it is possible to provide a condensed aromatic derivative composition in which a condensed aromatic derivative that has been difficult to handle due to insolubility in a solvent can be provided. A coating film can be formed. As a result, a photoelectric conversion element containing a condensed aromatic derivative can be easily produced.

実施形態Aの光電変換素子によれば、光電変換能を必要とする用途全般に応用できる。また、薄膜状のため、成形加工が容易であり、種々の応用展開が可能である。縮環芳香族誘導体の吸光度の積分値の最大帯域が可視光帯域にあるものを用いることにより、屋内外を問わずに利用できる。特に、屋内における照明光等を有効に利用して、光電変換能を効率的に発揮させることができる。従って、室内光による充電電池用途に好適である。また、光スイッチング装置やセンサや有機ELなどをはじめとするn型有機半導体を利用する用途に幅広く適用できる。また、縮環芳香族誘導体の吸光度の積分値の最大帯域が近赤外光帯域にあるものを用いることにより、近赤外広帯域の光照射のオンオフによって光電変換能を制御する用途に応用できる。   According to the photoelectric conversion element of Embodiment A, it can be applied to all uses that require photoelectric conversion ability. Moreover, since it is a thin film, it can be easily molded and can be applied in various ways. By using a condensed aromatic derivative having a maximum integrated band of absorbance in the visible light band, it can be used both indoors and outdoors. In particular, the photoelectric conversion ability can be efficiently exhibited by effectively using indoor illumination light or the like. Therefore, it is suitable for the rechargeable battery use by room light. Further, it can be widely applied to applications using n-type organic semiconductors such as optical switching devices, sensors, and organic ELs. In addition, by using a condensed aromatic derivative having a maximum absorbance integrated band in the near-infrared light band, it can be applied to applications in which photoelectric conversion ability is controlled by on / off of near-infrared broadband light irradiation.

(実施形態B) 光電変換素子202は、図2Bに示すように、光電変換層25B,第1電極21、第2電極22を具備する。光電変換層25Bは、電子供与体と電子受容体が混合された層でありバルクヘテロ接合型となっている。 (Embodiment B) The photoelectric conversion element 202 includes a photoelectric conversion layer 25 </ b> B, a first electrode 21, and a second electrode 22 as illustrated in FIG. 2B. The photoelectric conversion layer 25B is a layer in which an electron donor and an electron acceptor are mixed, and is a bulk heterojunction type.

光電変換層25Bは、本発明の縮環芳香族誘導体組成物において、当該組成物中の極性溶媒に溶解する電子供与体化合物を含む組成物を調合し、これを第1電極21上に塗工することによって得ることができる(製造方法1参照)。組成物の調合方法は特に限定されず、例えば縮環芳香族誘導体組成物と、電子供与体化合物を溶解させた溶液からなる組成物を別に調製し、これらを混合して撹拌したり、縮環芳香族誘導体組成物に電子供与体化合物を直接添加することができる。   The photoelectric conversion layer 25B is prepared by preparing a composition containing an electron donor compound that is dissolved in the polar solvent in the condensed ring aromatic derivative composition of the present invention and coating the composition on the first electrode 21. (See Manufacturing Method 1). The method for preparing the composition is not particularly limited. For example, a composition comprising a condensed aromatic derivative composition and a solution in which an electron donor compound is dissolved is separately prepared, and these are mixed and stirred. An electron donor compound can be added directly to the aromatic derivative composition.

光電変換層25Bの別の形成方法として、縮環芳香族誘導体組成物の製造方法3のように、p−n接合型ナノ粒子の分散液を調合し、これを塗工して乾燥することによりp−n接合型ナノ粒子からなる層を形成してもよい。   As another method for forming the photoelectric conversion layer 25B, by preparing a dispersion of pn-junction nano-particles as in the production method 3 of the condensed ring aromatic derivative composition, and applying and drying the dispersion You may form the layer which consists of a pn junction type nanoparticle.

実施形態Bに係る光電変換素子によれば、実施形態Aと同様の効果を得ることができる。   According to the photoelectric conversion element according to Embodiment B, the same effects as those of Embodiment A can be obtained.

(実施形態C) 光電変換素子203は、図2Cに示すように、光電変換層25C、第1電極21、第2電極22を具備する。光電変換層25Cは、p−i−n層からなる相互貫入接合型となっている。 (Embodiment C) As shown in FIG. 2C, the photoelectric conversion element 203 includes a photoelectric conversion layer 25 </ b> C, a first electrode 21, and a second electrode 22. The photoelectric conversion layer 25C is an interpenetrating junction type composed of a pin layer.

光電変換層25Cの形成方法は特に限定されないが、例えば以下の方法により得ることができる。即ち、電子供与体化合物を含む溶液を塗工し、電子供与体層1を形成し、次いで、電子供与体化合物を混合した縮環芳香族誘導体組成物を塗工する。次に、電子供与体化合物を混合していない縮環芳香族誘導体組成物を塗工する。その後、例えば、150〜200℃程度に加熱することにより、p−i−n構造体を形成することができる。   Although the formation method of 25 C of photoelectric converting layers is not specifically limited, For example, it can obtain by the following method. That is, a solution containing an electron donor compound is applied to form the electron donor layer 1, and then a condensed aromatic derivative composition in which the electron donor compound is mixed is applied. Next, a condensed aromatic derivative composition not mixed with an electron donor compound is applied. Thereafter, for example, by heating to about 150 to 200 ° C., a pin structure can be formed.

実施形態Cに係る光電変換素子によれば、実施形態Aと同様の効果を得ることができる。また、実施形態Cに係る光電変換素子によれば、pn接合面を大きく確保できるので、より効率的に光電変換を行うことができるというメリットがある。   According to the photoelectric conversion element according to Embodiment C, the same effects as those of Embodiment A can be obtained. Moreover, according to the photoelectric conversion element which concerns on Embodiment C, since a pn junction surface can be ensured large, there exists a merit that photoelectric conversion can be performed more efficiently.

なお、上述した光電変換素子は一例であり、種々の変形が可能であることは言うまでもない。例えば、太陽電池として、透明電極付き透明基体上に光電変換層のパターンをマトリックス状に形成し、その上に上部電極層を形成し、上部電極上に電極取出し口を有する絶縁層を形成し、絶縁層上に集電配線を設けた構造としてもよい。光電変換層は、吸収帯域の異なる複数種類のものを配置してもよい。   Note that the above-described photoelectric conversion element is an example, and it goes without saying that various modifications are possible. For example, as a solar cell, a photoelectric conversion layer pattern is formed in a matrix on a transparent substrate with a transparent electrode, an upper electrode layer is formed thereon, an insulating layer having an electrode outlet is formed on the upper electrode, A structure in which current collecting wiring is provided over the insulating layer may be employed. A plurality of types of photoelectric conversion layers having different absorption bands may be arranged.

<実施例>
以下、本発明を具体的実施例により更に詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
<Example>
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1) まず、ペリレンテトラ酢酸ビスイミダゾール(ペリレンテトラカルボキシベンゾイミダゾール)(PTCBI)を昇華法により精製した。次いで、ジメチルアセトアミド(DMAc)72.471gにテトラブチルアンモニウムフロリド(TBAF)3.855gを入れた後、5分撹拌し、5.32質量%のDMAc/TBAF溶液を調製した。得られたDMAc/TBAF溶液77.65gに0.100gのPTCBIを溶解し、一晩撹拌することによって0.129質量%のPTCBI/DMAc/TBAF溶液を得た。得られた溶液を図3Aに示す。同図より、PTCBIが溶液として溶けていることを確認した。 Example 1 First, perylenetetraacetic acid bisimidazole (perylenetetracarboxybenzimidazole) (PTCBI) was purified by a sublimation method. Next, 3.855 g of tetrabutylammonium fluoride (TBAF) was added to 72.471 g of dimethylacetamide (DMAc), followed by stirring for 5 minutes to prepare a 5.32 mass% DMAc / TBAF solution. 0.100 g of PTCBI was dissolved in 77.65 g of the obtained DMAc / TBAF solution and stirred overnight to obtain a 0.129% by mass PTCBI / DMAc / TBAF solution. The resulting solution is shown in FIG. 3A. From the figure, it was confirmed that PTCBI was dissolved as a solution.

続いて、得られた0.129質量%のPTCBI/DMAc/TBAF溶液60mLを、70rpmの回転速度で強く撹拌した水(600mL)に、1.75mL/minの速度で滴下し、滴下後30分、撹拌を続けることによりPTCBIの微粒子を得た。その後、得られたサスペンジョン(300mL)に1MのNaClaqを5mL加え、塩析を行った後、一晩静置した。静置後のサンプルの写真を図3Bに示す。静置後のサンプルは、ろ過(hydrophilic PTFE membrane,細孔サイズ:0.2μm)して粒子を集め、水で洗浄した。   Subsequently, 60 mL of the obtained 0.129 mass% PTCBI / DMAc / TBAF solution was added dropwise at a rate of 1.75 mL / min to water (600 mL) that was vigorously stirred at a rotation speed of 70 rpm, and 30 minutes after the addition. By continuing stirring, fine particles of PTCBI were obtained. Thereafter, 5 mL of 1M NaClaq was added to the obtained suspension (300 mL), salted out, and allowed to stand overnight. A photograph of the sample after standing is shown in FIG. 3B. The sample after standing was filtered (hydrophilic PTFE membrane, pore size: 0.2 μm) to collect particles and washed with water.

再沈殿後の得られた粒子をガラス基板上の0.7×0.7cmに乗せ、粉末X線回折(XRD)パターンを測定した。その結果を、図4に示す。リファレンスとして、昇華法による精製後のPTCBIのXRD測定結果も合わせて示す。同図より、再沈殿法によって得られたPTCBIは、粒子形状が小さいのでブロードになっているが、昇華法によって精製したPTCBIと同一のものであることを確認した。 The obtained particles after reprecipitation were placed on 0.7 × 0.7 cm 2 on a glass substrate, and a powder X-ray diffraction (XRD) pattern was measured. The result is shown in FIG. As a reference, the results of XRD measurement of PTCBI after purification by the sublimation method are also shown. From the figure, it was confirmed that the PTCBI obtained by the reprecipitation method was broad because it had a small particle shape, but was the same as the PTCBI purified by the sublimation method.

(実施例2) 溶媒をDMAcからDMFに変更した以外は、実施例1と同様にして縮環芳香族誘導体組成物を調合した。   (Example 2) A condensed aromatic derivative composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the solvent was changed from DMAc to DMF.

(実施例3) 溶媒をDMAcからNMPに変更した以外は、実施例1と同様にして縮環芳香族誘導体組成物を調合した。   (Example 3) A condensed aromatic derivative composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the solvent was changed from DMAc to NMP.

(実施例4) 溶媒をDMAcからDMSOに変更した以外は、実施例1と同様にして縮環芳香族誘導体組成物を調合した。   (Example 4) A condensed aromatic derivative composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the solvent was changed from DMAc to DMSO.

(実施例5) 溶媒をDMAcからTHFに変更した以外は、実施例1と同様にして縮環芳香族誘導体組成物を調合した。   Example 5 A condensed aromatic derivative composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the solvent was changed from DMAc to THF.

(実施例6) 縮環芳香族誘導体としてPTCBIをカーボンナノチューブに変更した以外は、実施例1と同様にして縮環芳香族誘導体組成物を調合した。   Example 6 A condensed ring aromatic derivative composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that PTCBI was changed to a carbon nanotube as a condensed ring aromatic derivative.

実施例1〜5において、いずれもPTCBIがそれぞれの極性溶媒に溶解することを確認した。また、実施例6において、カーボンナノチューブが極性溶媒に溶解することを確認した。次いで、実施例1〜5において、飽和溶液の60倍希釈溶液をそれぞれ調製し、吸収スペクトルを図5に示す。また、実施例6において、飽和溶液の60倍希釈溶液を調製し、吸収スペクトルを測定した結果を図6に示す。これらの図より、可視光帯域に良好な吸収特性を示すことがわかる。   In each of Examples 1 to 5, it was confirmed that PTCBI was dissolved in each polar solvent. In Example 6, it was confirmed that the carbon nanotubes were dissolved in the polar solvent. Next, in Examples 1 to 5, a 60-fold diluted solution of a saturated solution was prepared, and the absorption spectrum is shown in FIG. Moreover, in Example 6, the 60-fold dilution solution of a saturated solution was prepared, and the result of having measured the absorption spectrum is shown in FIG. From these figures, it can be seen that good absorption characteristics are shown in the visible light band.

比較例として、図7に、PTCBIをガラス基板上に昇華法により蒸着した蒸着膜の吸光度測定結果を示す。吸光度は、塗膜10nmにおける値を示している。図5及び図7より、実施例1〜5のPTCBIは、蒸着膜に類似の可視光帯域の吸収スペクトルを示すことがわかる。   As a comparative example, FIG. 7 shows the absorbance measurement results of a deposited film obtained by depositing PTCBI on a glass substrate by a sublimation method. The absorbance indicates the value at a coating film of 10 nm. 5 and 7, it can be seen that the PTCBI of Examples 1 to 5 shows an absorption spectrum in the visible light band similar to the deposited film.

1 電子供与体層
2 電子受容体層
3 吸着材
10 電子供与性ナノ粒子
20 電子受容性ナノ粒子
21 第1電極
22 第2電極
25 光電変換層
101〜103 有機光触媒
201〜203 光電変換素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron donor layer 2 Electron acceptor layer 3 Adsorbent 10 Electron donating nanoparticle 20 Electron accepting nanoparticle 21 1st electrode 22 2nd electrode 25 Photoelectric conversion layer 101-103 Organic photocatalyst 201-203 Photoelectric conversion element

Claims (16)

極性有機溶媒と、
前記極性有機溶媒に、少なくとも常温・常圧において非溶解性の縮環芳香族誘導体と、
前記極性有機溶媒に混合した前記縮環芳香族誘導体を当該極性有機溶媒に溶解させる塩と、を含み、
前記縮環芳香族誘導体の吸光度の積分値の最大帯域が、可視光帯域、若しくは近赤外光帯域のいずれかである縮環芳香族誘導体組成物。
A polar organic solvent,
A fused aromatic derivative that is insoluble in the polar organic solvent at least at room temperature and pressure, and
A salt that dissolves the fused aromatic derivative mixed in the polar organic solvent in the polar organic solvent, and
A condensed aromatic derivative composition wherein the maximum band of the integrated value of absorbance of the condensed aromatic derivative is either a visible light band or a near infrared light band.
前記縮環芳香族誘導体は、5環以上である請求項1に記載の縮環芳香族誘導体組成物。   The condensed ring aromatic derivative composition according to claim 1, wherein the condensed ring aromatic derivative has 5 or more rings. 前記縮環芳香族誘導体は、ペリレン誘導体である請求項1又は2に記載の縮環芳香族誘導体組成物。   The condensed ring aromatic derivative composition according to claim 1 or 2, wherein the condensed ring aromatic derivative is a perylene derivative. 前記塩の少なくとも一部が、フッ素イオン源となり得るものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の縮環芳香族誘導体組成物。   The condensed aromatic derivative composition according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a part of the salt can serve as a fluorine ion source. 前記塩の少なくとも一部が、フッ素イオン源となり得るものを含み、かつ、4級アンモニウム塩である請求項1〜4のいずれか1項に記載の縮環芳香族誘導体組成物。   The condensed ring aromatic derivative composition according to any one of claims 1 to 4, wherein at least a part of the salt is a quaternary ammonium salt including a fluorine ion source. 前記極性有機溶媒は、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド,テトラヒドロフランのいずれかである請求項1〜5のいずれか1項に記載の縮環芳香族誘導体組成物。   The condensed aromatic according to any one of claims 1 to 5, wherein the polar organic solvent is any one of N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, and tetrahydrofuran. Group derivative composition. さらに、電子供与体化合物を含有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の縮環芳香族誘導体組成物。   Furthermore, the condensed aromatic derivative composition of any one of Claims 1-6 containing an electron donor compound. 前記電子供与体化合物は、高分子化合物であることを特徴とする請求項7に記載の縮環芳香族誘導体組成物。   8. The condensed ring aromatic derivative composition according to claim 7, wherein the electron donor compound is a polymer compound. 前記電子供与体化合物は、複素環高分子化合物であることを特徴とする請求項7又8に記載の縮環芳香族誘導体組成物。   9. The condensed aromatic derivative composition according to claim 7 or 8, wherein the electron donor compound is a heterocyclic polymer compound. 前記電子供与体化合物は、ポルフィリン化合物、フタロシアニン化合物、ポリチオフェンのいずれかであることを特徴とする請求項7に記載の縮環芳香族誘導体組成物。   The condensed electron derivative composition according to claim 7, wherein the electron donor compound is any one of a porphyrin compound, a phthalocyanine compound, and a polythiophene. 光電変換層を含む光電変換素子であって、
前記光電変換層の少なくとも一部に請求項1〜10のいずれか1項に記載の縮環芳香族誘導体組成物から得られた層を含む光電変換素子。
A photoelectric conversion element including a photoelectric conversion layer,
The photoelectric conversion element containing the layer obtained from the condensed aromatic derivative composition of any one of Claims 1-10 in at least one part of the said photoelectric converting layer.
前記光電変換層は、一対の電極に挟持されている請求項11に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 11, wherein the photoelectric conversion layer is sandwiched between a pair of electrodes. 請求項11又は12に記載の光電変換素子を含む太陽電池。   The solar cell containing the photoelectric conversion element of Claim 11 or 12. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の縮環芳香族誘導体組成物から得られた層、又は粒子を含む有機光触媒。   The organic photocatalyst containing the layer or particle | grains obtained from the condensed ring aromatic derivative composition of any one of Claims 1-10. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の縮環芳香族誘導体組成物を塗布し、乾燥して塗膜を得る縮環芳香族誘導体含有層の製造方法。   The manufacturing method of the condensed aromatic derivative containing layer which apply | coats the condensed aromatic derivative composition of any one of Claims 1-10, and obtains a coating film by drying. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の縮環芳香族誘導体組成物を貧溶媒に添加して前記縮環芳香族誘導体のナノ粒子を形成し、
得られたナノ粒子の分散液を調製し、これを塗布し、乾燥して塗膜を得る縮環芳香族誘導体含有層の製造方法。
The fused ring aromatic derivative composition according to any one of claims 1 to 10 is added to a poor solvent to form nanoparticles of the fused ring aromatic derivative,
A method for producing a condensed aromatic derivative-containing layer, in which a dispersion of the obtained nanoparticles is prepared, applied, and dried to obtain a coating film.
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