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CN117417349A - 基于二噻吩并引达省的a2-a1-d-a1-a3型窄带隙共轭小分子及其应用 - Google Patents

基于二噻吩并引达省的a2-a1-d-a1-a3型窄带隙共轭小分子及其应用 Download PDF

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CN117417349A
CN117417349A CN202311381402.6A CN202311381402A CN117417349A CN 117417349 A CN117417349 A CN 117417349A CN 202311381402 A CN202311381402 A CN 202311381402A CN 117417349 A CN117417349 A CN 117417349A
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China
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small molecule
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conjugated small
conjugated
small molecules
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CN202311381402.6A
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熊继禹
彭文红
吴涛
胡湘怡
叶超然
杜致远
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Changzhou Vocational Institute of Light Industry
Original Assignee
Changzhou Vocational Institute of Light Industry
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Abstract

本发明属于有机功能小分子材料相关领域，公开了基于二噻吩并引达省的A2‑A1‑D‑A1‑A3型窄带隙共轭小分子及其应用。本发明通过非对称端基策略设计的A2‑A1‑D‑A1‑A3型共轭小分子材料，具有不同结构的吸电子端基，增大了分子的极性和偶极矩，进而增强分子内电荷转移效应。与现有非对称小分子受体以及报道的同类型对称型小分子相比，本发明制备的非对称小分子含有苯并噻二唑和氰基茚二酮双强受体单元，与中间核形成强的给体‑受体交换性能，有利于拓宽光谱吸收范围。另一方面，本发明制备操作简单、产物易分离纯化，溶解性良好，有望用于有机太阳能电池的活性层受体材料。

Description

基于二噻吩并引达省的A2-A1-D-A1-A3型窄带隙共轭小分子及 其应用
技术领域
本发明涉及有机功能小分子材料相关领域，尤其是一种基于二噻吩并引达省类的A2-A1-D-A1-A3型非对称窄带隙共轭小分子及其制备方法和应用。
背景技术
有机太阳能电池(OSCs)具有原材料丰富、质量轻、可实现半透明以及制备大面积柔性器件等突出优点，在可穿戴柔性电子、光伏建筑一体化、光伏农业等应用方面前景广阔。受体材料作为有机太阳能电池的重要原材料，在光电转换过程中发挥重要作用。侧链工程、共轭延伸、异构化和非对称等多种分子设计策略广泛被应用来微调受体分子的光学吸收、电化学特性、偶极矩和电子迁移率等性能。通常，拓宽受体材料的吸收光谱，有利于其在器件中获得更高的光电流和能量转换效率。扩展共轭是一种很有前途的策略来促进ICT效应，以实现更多的红移吸收。2015年，占肖卫团队报道了A-D-A型稠环小分子受体，即ITIC，实现了近800nm的吸收(Adv.Mater.,2015,27,1170–1174)。2017年，邹应萍团队设计合成一个名为BZIC的小分子，其氮原子取代的核，具有红移的吸收曲线(ACSAppl.Mater.Interfaces,2017,9,37,31985–31992)。随后，一系列具有窄带隙和吸收窗口位于NIR区域内的A-DA’D-A型稠环电子受体被开发出来(吸收边近1000nm)。截至目前，这类受体材料的OSCs能量转换效率(PCE)已经突破19％，取得了显著成果(Nat.Mater.,2022,21,656–663；Joule,2022,6,171–184；Adv.Mater.,2021,33,2102420)，但与无机太阳能电池相比，在性能上还有一定的差距。
根据化学结构对小分子受体进行分类，可以分为对称分子和非对称分子。与对称分子相比，非对称结构的受体小分子引起的注意相对较少。尽管目前性能得到大大提升，但还需要设计种类丰富的小分子来进一步捕获NIR的吸收。近年来，研究人员基于A-D-A型和A-DA’D-A型稠环电子受体做了系列非对称策略研究，这类分子可以分为非对称端基型、非对称中心核和非对称侧链型三类。例如：杨楚罗教授团队通过系统地移动中心核的子单元发展了三种异构化的小分子受体(ThPy5，IDTP-4F和ThPy6)。从ThPy5、到IDTP-4F再到ThPy6，分子的吸收光谱逐渐红移(～825nm，～875nm，902nm)，最终基于PM6:ThPy6的OSC实现了16.11％的最高器件效率(Adv.Funct.Mater.,2022,2203200)。陆仕荣研究员等人合作设计和开发了一种新型Y6型的不对称受体BTP-FCl-FCl，BTP-FCl-FCl具有相同端基上的F，Cl二取代，提供局部不对称结构。光谱数据显示，BTP-2F-2Cl和BTP-FCl-FCl的主吸收峰分别位于835.5nm和845.5nm，二者的光学间隙均为1.33eV(Adv.Sci.,2021,8,2004262)。从基于非对称稠环电子受体的研究进展的综述文章(Adv.Funct.Mater.,2022,32,2205115)可以发现，现有非对称中心核型分子对吸收边的红移作用显著，但是合成繁琐，而报道的合成相对简单的非对称端基小分子，对吸收的影响效果微乎其微，这种基于不同端基的非对称受体的分子构架主要是A1-D-A2型和A1-DA’D-A2型。
因此本发明报道一种新型的基于二噻吩并引达省的端基非对称型小分子，其分子构架是A2-A1-D-A1-A3型，这种构型的分子未见相关报道。这类型分子不仅制备简单、易分离纯化，而且含有苯并噻二唑和氰基茚二酮双强受体单元，与中间核形成强的给体-受体交换性能，可以大大拓宽光谱吸收范围。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种基于二噻吩并引达省的A2-A1-D-A1-A3型窄带隙共轭小分子及其制备方法。
本发明提供的基于二噻吩并引达省的A2-A1-D-A1-A3共轭小分子具有不对称的端基，致使整个共轭骨架电荷分布的不均匀性，有利于增大分子极性和偶极矩，进而增强ICT效应、延展吸收以及诱导紧密而有序的分子堆积，获得吸收范围宽广、合适能级的共轭小分子材料，以满足高效有机太阳能电池对受体材料的使用需求。
为了实现上述发明的目的，本发明的技术方案是：
一系列基于二噻吩并引达省的A2-A1-D-A1-A3型共轭小分子：2-((Z)-2-((7-(7-(7-((E)-(3-乙基-4-氧代-2-硫杂噻唑烷-5-亚基)甲基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)-4,4,9,9-四(4-己基苯基)-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻唑-4-基)亚甲基)-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-基)丙二腈，命名为IDTBRIC，具有式(1)所示结构；
2-((Z)-2-((7-(7-((E)-(3-乙基-4-氧代-2-硫杂噻唑啉-5-亚基)甲基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)-4,4,9-四(4-己基苯基)-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4基)亚甲基)-5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈，命名为IDTBRIC2F，具有式(2)所示结构；
2-((Z)-2-((7-(7-((E)-(3-乙基-4-氧代-2-硫杂噻唑啉-5-亚基)甲基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)-4,4,9-四辛基-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4基)亚甲基)-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-基)丙二腈，命名为O-IDTBRIC，具有式(3)所示结构；
2-((Z)-2-((7-(7-((E)-(3-乙基-4-氧代-2-硫杂噻唑啉-5-亚基)甲基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)-4,4,9-四辛基-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4基)亚甲基)-5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-基)丙二腈，命名为O-IDTBRIC2F，具有式(4)所示结构。
上述基于二噻吩并引达省的A2-A1-D-A1-A3型窄带隙共轭小分子的合成路线如下：
本发明开发的基于二噻吩并引达省的A2-A1-D-A1-A3型窄带隙共轭小分子具有以下优点：
(1)确定的分子结构和分子量，易合成纯化、批次重复性高。
(2)本发明通过非对称端基策略设计的A2-A1-D-A1-A3型共轭小分子材料，具有不同结构的双强吸电子端基(A2-A1/A1-A3)，对电荷的拉取能力不尽相同，因此，不对称端基造成了整个共轭骨架电荷分布的不均匀性，在增大分子极性和偶极矩的同时，还提高了分子内电荷转移效应，进而协同显著拓宽吸收光谱范围，这些都对获得更大的光电流有益。
(3)本发明通过非对称端基策略设计的A2-A1-D-A1-A3型共轭小分子具有优良的π-π共轭体系和强的给体-受体交换性能、以及良好的溶解性。
(4)本发明提供的基于非对称端基策略设计的A2-A1-D-A1-A3型共轭小分子具有合适的LUMO能级和较高的HOMO能级，有利于与经典聚合物给体P3HT相匹配，因此，这类材料可作为受体材料广泛应用于有机太阳能电池。
附图说明
图1为化合物3(R＝己基苯基)的核磁共振氢谱图；
图2为化合物5(R＝己基苯基)的核磁共振氢谱图；
图3为非对称共轭小分子IDTBRIC的核磁共振氢谱图；
图4为非对称共轭小分子IDTBRIC2F的核磁共振氢谱图；
图5为化合物3(R＝正辛基)的核磁共振氢谱图；
图6为化合物5(R＝正辛基)的核磁共振氢谱图；
图7为化合物5(R＝正辛基)的核磁共振碳谱图；
图8为非对称共轭小分子O-IDTBRIC的核磁共振氢谱图；
图9为非对称共轭小分子O-IDTBRIC2F的核磁共振氢谱图；
图10为非对称共轭小分子IDTBRIC在氯仿溶液和薄膜状态下的紫外-可见吸收光谱；
图11非对称共轭小分子IDTBRIC2F在氯仿溶液和薄膜状态下的紫外-可见吸收光谱；
图12为非对称共轭小分子O-IDTBRIC在氯仿溶液和薄膜状态下的紫外-可见吸收光谱；
图13为非对称共轭小分子O-IDTBRIC2F在氯仿溶液和薄膜状态下的紫外-可见吸收光谱；
图14为非对称共轭小分子IDTBRIC和IDTBRIC2F的循环伏安曲线；
图15为非对称共轭小分子O-IDTBRIC和O-IDTBRIC2F的循环伏安曲线；
图16为本发明非对称共轭小分子IDTBRIC和IDTBRIC2F与文献报道的对称型小分子IDT-2BR的紫外-可见吸收光谱对比；
图17为本发明非对称共轭小分子O-IDTBRIC2F与文献报道的对称型小分子O-IDT2BR的紫外-可见吸收光谱对比。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明的保护范围。
实施例1、式(1)所示非对称共轭小分子IDTBRIC的合成
1.1(7,7'-(4,4,9,9-四(4-己基苯基)-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2,7-二基)双(苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛)(化合物3，R＝己基苯基)的合成
氮气保护下，在250mL单口瓶中依次加入化合物1(3.00g,2.43mmol)，化合物2(1.48g,6.08mmol)，四(三苯基膦)钯(200mg)和150mL甲苯。将体系置于110℃油浴中回流反应24小时后，停止反应，并冷却至室温，旋除甲苯，获得的粗产物过硅胶柱(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝1:2,v/v)后，并用二氯甲烷/无水甲醇重结晶得到暗紫色晶体合物3(2.23g，产率：74.6％)。
化合物3的核磁共振氢谱分析为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.69(s,2H),8.23(s,2H),8.20(d,J＝7.6Hz,2H),7.98(d,J＝7.6Hz,2H),7.59(s,2H),7.26(d,J＝7.5Hz,8H),7.12(d,J＝8.2Hz,8H),2.62-2.53(m,8H),1.64-1.55(m,8H),1.30(t,J＝7.8Hz,24H),0.86(t,J＝6.7Hz,12H).
1.2(E)-7-(7-(((3-乙基-4-氧代-2-硫氧基噻唑烷-5-亚基)甲基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)-4,4,9-四(4-己基苯基)-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑4-甲醛(化合物5，R＝己基苯基)的合成
氮气保护下，将化合物3(0.78g,0.63mmol)、3-乙基-2-硫杂噻唑烷-4-酮(化合物4)(91.89mg,0.57mmol)、加入到180mL三氯甲烷中，在35℃下一次性加入哌啶(0.5mL)后，继续在35℃下搅拌反应过夜，冷却至室温，倒入45mL水中，用二氯甲烷萃取，合并有机相经无水硫酸镁干燥、过滤、减压蒸馏去除有机溶剂，获得的粗产物过硅胶柱(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝1:1,v/v)，得到蓝色化合物5(0.50g，产率：57.7％)。
化合物5的核磁共振氢谱分析为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.69(s,1H),8.50(s,1H),8.20(dd,J＝15.8,8.5Hz,3H),7.97(dd,J＝15.0,7.6Hz,2H),7.68(d,J＝7.6Hz,1H),7.58(d,J＝3.5Hz,2H),7.26(d,J＝7.9Hz,8H),7.12(d,J＝7.9Hz,8H),4.24(d,J＝7.2Hz,2H),2.66-2.50(m,8H),1.71-1.49(m,8H),1.40-1.16(m,24H),0.86(t,J＝6.3Hz,12H).
1.3非对称共轭小分子IDTBRIC的合成
氮气保护下，在100mL两口瓶中依次加入化合物5(0.17g.0.12mmol)，2-(3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈(96mg.0.49mmol)，50mL三氯甲烷，随后将反应体系置于65℃油浴中，一次性加入吡啶(0.5mL)，继续于65℃下回流搅拌反应过夜，冷却至室温，沉降于丙酮溶液中，抽滤后，获得的粗产物以三氯甲烷重结晶，得到蓝绿色目标小分子IDTBRIC(103mg，产率：55.2％)。
共轭小分子IDTBRIC的核磁共振氢谱分析为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.56(s,1H),9.24(d,J＝8.0Hz,1H),8.72(d,J＝7.8Hz,1H),8.48(s,1H),8.28(s,1H),8.18(s,1H),8.01(d,J＝8.0Hz,1H),7.97-7.90(m,2H),7.83-7.74(m,2H),7.66(d,J＝7.8Hz,1H),7.59(d,J＝7.0Hz,2H),7.27(dd,J＝8.2,2.0Hz,8H),7.12(dd,J＝8.4,2.3Hz,8H),4.23(q,J＝7.1Hz,2H),2.58(t,J＝7.7Hz,8H),1.63-1.58(m,8H),1.39-1.22(m,30H),0.86(t,J＝6.7Hz,12H).
实施例2、式(2)所示非对称共轭小分子IDTBRIC2F的合成
氮气保护下，在100mL两口瓶中依次加入化合物5(0.19g.0.14mmol)，2-(5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈(47.7mg.0.21mmol)，27mL三氯甲烷，随后将反应体系置于65℃油浴中，一次性加入吡啶(0.3mL)后，继续于65℃下回流反应过夜，冷却至室温，减压蒸馏去除有机溶剂，获得的粗产物快速过硅胶柱(洗脱剂为三氯甲烷)，并以三氯甲烷/丙酮重结晶，得到蓝绿色目标小分子IDTBRIC2F(140mg，产率：63.1％)。
共轭小分子IDTBRIC2F的核磁共振氢谱分析为：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ9.59(s,1H),9.24(d,J＝8.0Hz,1H),8.58(dd,J＝9.8,6.5Hz,1H),8.49(s,1H),8.29(s,1H),8.17(s,1H),8.02(d,J＝8.1Hz,1H),7.94(d,J＝7.8Hz,1H),7.73(t,J＝7.5Hz,1H),7.67(d,J＝7.8Hz,1H),7.59(d,J＝8.8Hz,2H),7.29-7.21(m,8H),7.12(dd,J＝8.4,2.2Hz,8H),4.24(q,J＝7.1Hz,2H),2.58(t,J＝7.7Hz,8H),1.60-1.55(m,8H),1.40-1.22(m,30H),0.86(t,J＝6.8Hz,12H).
实施例3、式(3)所示非对称共轭小分子O-IDTBRIC的合成
3.17,7'-(4,4,9,9-四辛基-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2,7-二基)双(苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛)(化合物3，R＝正辛基)的合成
氮气保护下，在250mL单口瓶中依次加入化合物1(2.00g,1.92mmol)，化合物2(1.08g,4.42mmol)，四(三苯基膦)钯(200mg)和150mL甲苯。将体系置于110℃油浴中回流反应24小时后，停止反应，并冷却至室温，旋除甲苯，获得的粗产物经硅胶柱(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝1:2,v/v)纯化，得到紫色固体化合物3(1.83g，产率：91.7％)。
化合物3的核磁共振氢谱分析为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.72(s,2H),8.27(s,2H),8.24(d,J＝7.6Hz,2H),8.05(d,J＝7.6Hz,2H),7.45(s,2H),2.12(td,J＝13.2,4.7Hz,4H),1.97(td,J＝13.2,4.7Hz,4H),1.24-1.07(m,40H),1.04-0.82(m,8H),0.77(t,J＝6.9Hz,12H).
3.2((E)-7-(7-(((3-乙基-4-氧代-2-硫氧基噻唑烷-5-亚基)甲基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)-4,4,9,9-四辛基-4,9-二氢-s-茚并[1,2-b:5,6-b']二噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑4-甲醛(化合物5，R＝正辛基)的合成
氮气保护下，将化合物3(0.80g,0.68mmol)、3-乙基-2-硫杂噻唑烷-4-酮(化合物4)(109.1mg,0.68mmol)、加入到150mL三氯甲烷中，在35℃下一次性加入哌啶(0.5mL)后，继续在35℃下搅拌反应过夜，冷却至室温，倒入45mL水中，用二氯甲烷萃取，合并有机相经无水硫酸镁干燥、过滤、减压蒸馏去除有机溶剂，获得的粗产物过硅胶柱(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝1:2,v/v)，得到蓝色化合物5(0.45g，产率：56.0％)。
化合物5的核磁共振氢谱、碳谱分析为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.72(s,1H),8.52(s,1H),8.28(s,1H),8.24(d,J＝7.6Hz,1H),8.22(s,1H),8.05(d,J＝7.6Hz,1H),8.01(d,J＝7.8Hz,1H),7.72(d,J＝7.9Hz,1H),7.44(d,J＝2.6Hz,2H),4.25(q,J＝7.1Hz,2H),2.12(td,J＝12.5,4.1Hz,4H),1.97(td,J＝12.7,4.4Hz,4H),1.33(t,J＝7.1Hz,3H),1.21-1.08(m,40H),1.01-0.85(m,8H),0.77(t,J＝6.9Hz,12H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ192.99,188.44,167.54,157.07,156.93,154.57,154.23,154.17,153.95,152.22,151.72,147.09,145.98,141.08,140.52,136.58,136.16,134.12,132.95,131.31,130.48,127.23,124.84,124.77,124.51,124.27,124.00,123.83,122.70,113.94,109.99,54.38,39.93,39.15,31.79,29.98,29.29,29.20,24.27,22.58,14.04,12.32.
3.3非对称共轭小分子O-IDTBRIC的合成
氮气保护下，在50mL两口瓶中依次加入化合物5(0.10g.0.08mmol)，2-(3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈(24.6mg.0.13mmol)，25mL三氯甲烷，随后将反应体系置于65℃油浴中，一次性加入吡啶(0.5mL)，继续于65℃下回流搅拌反应2h，冷却至室温，沉降于丙酮溶液中，抽滤后，获得的粗产物经硅胶柱(洗脱剂为三氯甲烷)纯化后，并以三氯甲烷/丙酮重结晶，得到蓝绿色目标小分子O-IDTBRIC(112mg，产率：82.4％)。
共轭小分子O-IDTBRIC的核磁共振氢谱分析为：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ9.62(s,1H),9.33(d,J＝7.4Hz,1H),8.75(d,J＝7.7Hz,1H),8.53(s,1H),8.32(s,1H),8.22(s,1H),8.10(d,J＝8.0Hz,1H),8.02(d,J＝7.7Hz,1H),7.98(d,J＝6.4Hz,1H),7.86-7.77(m,2H),7.73(d,J＝7.8Hz,1H),7.45(d,J＝7.8Hz,2H),4.25(q,J＝7.2Hz,2H),2.13(dt,J＝24.8,4.8Hz,4H),1.98(td,J＝13.2,4.6Hz,4H),1.33(t,J＝7.2Hz,3H),1.23-1.04(m,40H),1.07-0.79(m,8H),0.78(t,J＝6.9Hz,12H).
实施例4、式(4)所示非对称共轭小分子O-IDTBRIC2F的合成
氮气保护下，在100mL两口瓶中依次加入化合物5(0.10g.0.08mmol)，2-(5,6-二氟-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈(29.2mg.0.13mmol)，25mL三氯甲烷，随后将反应体系置于65℃油浴中，一次性加入吡啶(0.6mL)后，继续于65℃下回流反应过夜，冷却至室温，减压蒸馏去除有机溶剂，获得的粗产物快速过硅胶柱(洗脱剂为三氯甲烷)，并以三氯甲烷/丙酮重结晶，得到蓝绿色目标小分子O-IDTBRIC2F(117mg，产率：84.2％)。
共轭小分子O-IDTBRIC2F的核磁共振氢谱分析为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.64(s,1H),9.32(d,J＝8.7Hz,1H),8.59(dd,J＝9.9,6.5Hz,1H),8.53(s,1H),8.34(s,1H),8.22(s,1H),8.10(d,J＝8.0Hz,1H),8.02(d,J＝7.8Hz,1H),7.74(dd,J＝11.8,5.2Hz,1H),7.45(d,J＝9.3Hz,1H),4.25(q,J＝7.1Hz,1H),2.12(dd,J＝15.3,9.6Hz,2H),1.99(dd,J＝19.8,7.8Hz,2H),1.33(t,J＝7.1Hz,2H),1.23-1.06(m,18H),1.03-0.83(m,4H),0.78(t,J＝6.9Hz,5H).
实施例5、四个非对称共轭小分子的光学性能测定
图10-13给出了四个非对称共轭小分子在氯仿溶液中和薄膜状态下的紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱，相应的光物理性能数据列在表1中，由图可知：(1)溶液和薄膜状态下，IDTBRIC、IDTBRIC2F、O-IDTBRIC和O-IDTBRIC2F均显示出两个特征的吸收峰，短波长处的吸收峰归结为小分子主链π-π*电子跃迁引起的；长波长处的最大吸收峰归结于分子内给体单元到受体单元的电荷转移(ICT)作用。(2)与氯仿溶液的吸收光谱相比，四个小分子在固体膜中的吸收峰具有50～100nm的红移增宽，这主要由于在固体膜状态下具有更强的分子间作用力以及平面的刚性结构所引起的π-π堆积作用强。如表1所示，通过固体膜的边带吸收(λonset)可以计算出它们的光学带隙(Eg opt)，分别为1.64eV、1.61eV、1.54eV和1.45eV。
从图16-17的结果表明，与报道的对称型小分子IDT-2BR和O-IDTBR相比，在分子的一端引入氰基茚酮衍生物端基能够显著的调控小分子的平面性和吸收光谱及光学带隙(光谱显著红移、吸收峰明显拓宽)，有利于提高太阳光利用率，进而实现太阳能电池高的光电流和高的转换效率。
实施例6、四个非对称共轭小分子的电化学性能测定
通过电化学循环伏安法测定四个非对称共轭小分子的氧化还原过程，得到相对于二茂铁的起始氧化还原电位，进而估算出前线轨道能级(HOMO能级和LUMO能级)，数据列在表1中。由图14和15可知：IDTBRIC对应的起始还原电位为-1.22V，氧化电位为0.42V，根据公式LUMO＝-(Ered,onset+4.8)eV，HOMO＝-(Eox,onset+4.8)eV估算出它的LUMO能级为-3.58eV，HOMO能级为-5.22eV；根据相同的方法，计算得到小分子IDTBRIC2F的LUMO能级为-3.68eV，HOMO能级为-5.29eV；小分子O-IDTBRIC的LUMO能级为-3.70eV，HOMO能级为-5.24eV；O-IDTBRIC2F的LUMO能级为-3.86eV，HOMO能级为-5.31eV，这都保证了其在非富勒烯光伏器件中的应用。
表1四个非对称共轭小分子的光物理和电化学性能数据
尽管结合了优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例，应当理解所附权利要求概括了本发明的范围。在本发明构思的指导下，本领域的技术人员应当意识到，对本发明的各实施例方案所进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。

Claims (2)

1.一类基于二噻吩并引达省的A2-A1-D-A1-A3型窄带隙共轭小分子材料，其特征在于，窄带隙共轭小分子材料为下述式1-4分子结构式中的一种：
2.根据权利要求1所述基于二噻吩并引达省的A2-A1-D-A1-A3型窄带隙共轭小分子材料的应用，其特征在于，基于二噻吩并引达省的A2-A1-D-A1-A3型窄带隙共轭小分子材料作为有机太阳能电池的活性层受体材料。
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