背景及概述

碳60衍生物是一類功能化富勒烯衍生物，屬于新型n型有機半導(dǎo)體材料。碳60衍生物在C60富勒烯骨架上引入苯基與丁氧基羰基丙基官能團，有效改善了純富勒烯溶解性差、成膜性弱的缺陷，是有機光電領(lǐng)域的核心精細化工材料，廣泛應(yīng)用于光伏器件與有機電子器件研發(fā)生產(chǎn)，具備極高的科研價值與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。

特性

碳60衍生物常溫下為黑色固體粉末，相其分子側(cè)鏈的酯基結(jié)構(gòu)大幅提升有機溶劑溶解性，可溶于氯仿、甲苯、四氫呋喃等常用光電溶劑，適于溶液加工成膜工藝。碳60衍生物電子遷移率高、電荷分離效率優(yōu)異，具備良好的電子傳輸與接受能力，具備良好的抗氧化性，可有效提升光電器件的使用壽命，是性能均衡的有機半導(dǎo)體受體材料。

圖1 碳60衍生物的結(jié)構(gòu)示意圖

制備

碳60衍生物制備工藝基于富勒烯環(huán)丙烷化修飾反應(yīng)[1]，為Prato反應(yīng)與Bingel-Hirsch加成反應(yīng)體系。合成以高純C60富勒烯為原料，與苯基丁酸丁酯前驅(qū)體在惰性氣體保護、低溫避光條件下發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)，精準構(gòu)建[6.6]閉環(huán)富勒烯衍生物結(jié)構(gòu)。反應(yīng)過程通過調(diào)控溫度、反應(yīng)時長與催化劑用量，減少開環(huán)副產(chǎn)物與未反應(yīng)原料殘留。粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析分離、重結(jié)晶提純、真空干燥精制后，可獲得純度97%以上的碳60衍生物成品[1]。

應(yīng)用領(lǐng)域

作為優(yōu)質(zhì)n型電子受體與傳輸材料，碳60衍生物主要用于有機光伏電池、體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的活性層制備，可有效促進光生電荷分離、抑制電荷復(fù)合，顯著提升電池光電轉(zhuǎn)換效率。同時可應(yīng)用于有機場效應(yīng)晶體管、光電探測器等柔性電子器件，適配柔性、輕質(zhì)、可溶液加工的新型電子器件制備需求。此外，其優(yōu)異的自由基清除能力，使碳60衍生物在抗氧化材料、生物光電傳感領(lǐng)域具備潛在應(yīng)用價值。

參考文獻

[1]劉永寶;盧博為;劉金彪;盧俊瑞.[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯的制備工藝優(yōu)化.[J]天津理工大學(xué)學(xué)報.2026-04-11.