專利名稱：含噻吩并[3,4-b]吡嗪單元的芴類共聚物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)化合物合成技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種含噻吩并[3，4_b]吡嗪單元的芴類共聚物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點和難點。目前用于地面的硅太陽能電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，使其應(yīng)用受到限制。為了降低成本，拓展應(yīng)用范圍，長期以來人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。聚合物太陽能電池因為原料價格低廉、質(zhì)量輕、柔性、生產(chǎn)工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優(yōu)點而備受關(guān)注，如果能夠?qū)⑵淠芰哭D(zhuǎn)化效率提高到接近商品硅太陽能電池的水平，其市場前景將是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE上報道共軛聚合物與C6tl 之間的光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象后，人們在聚合物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發(fā)展。目前，聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到6. 5%，但是仍比無機(jī)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多，限制性能提高的主要制約因素有有機(jī)半導(dǎo)體器件相對較低的載流子遷移率，器件的光譜響應(yīng)與太陽輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區(qū)沒有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。為了使聚合物太陽能電池得到實際的應(yīng)用，開發(fā)新型的材料，大幅度提高其能量轉(zhuǎn)換效率仍是這一研究領(lǐng)域的首要任務(wù)。聚芴及其衍生物的光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性優(yōu)異，但由于其較寬的帶隙使得它的吸收范圍主要集中在短波長區(qū)域。此外，目前關(guān)于此類材料的研究大都是兩種單體的共聚，而對于三種或三種以上單體的共聚卻很少見，這就大大限制了這類材料的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種含噻吩并[3，4_b]吡嗪單元的芴類共聚物，該共聚物穩(wěn)定性和溶解性好、吸光度強(qiáng)、吸光范圍寬，提高了其對太陽光的利用率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種含噻吩并[3，4_b]吡嗪單元的芴類共聚物的制備方法。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種含噻吩并[3，4_b]吡嗪單元的芴類共聚物在有機(jī)光電材料、聚合物太陽能電池、有機(jī)電致發(fā)光、有機(jī)場效應(yīng)晶體管、有機(jī)光存儲、有機(jī)非線性材料或/和有機(jī)激光領(lǐng)域中的應(yīng)用。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物，其分子結(jié)構(gòu)通式為下述(I)
權(quán)利要求
1.-種含噻吩并[3，4_b]吡嗪單元的芴類共聚物，其分子結(jié)構(gòu)通式為下述(I)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物，其特征在于所述的Ar1為下述一種或幾種基團(tuán)
3. 一種含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物制備方法，包括如下工藝步驟 分別獲取2，7_ 二 G，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷)基芴類單體、溴代噻吩類單體和2，5-二溴噻吩并[3,4-b]吡嗪類單體；按照化學(xué)計量比將2，7- 二 0，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二雜氧戊硼烷)基芴類單體、溴代噻吩類單體和2，5- 二溴噻吩并[3，4-b]吡嗪類單體在堿性環(huán)境與弱極性或/和極性非質(zhì)子性有機(jī)溶劑中進(jìn)行聚合反應(yīng)得到所述的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物，所述的化學(xué)計量比是按照下述分子結(jié)構(gòu)通式(I)中的相應(yīng)單元基團(tuán)的摩爾比例，式中，札、&、R3> R4選自H、C1 Cm的烷基，x+y = 1、χ乒0、y乒0，η = 1 500的任一正整數(shù)，Ar1為含噻吩單元基團(tuán)，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物制備方法，其特征在于所述的2，7_ 二 G，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷)基芴類單體分子結(jié)構(gòu)通式如下述(A)所示，式中，R1W2選自H、C1-Cm的烷基，(A)；所述的溴代噻吩類單體分子結(jié)構(gòu)通式如下(B)，式中，Ar1為含噻吩單元基團(tuán)，Βγ、Α「ΓΒ「(B)；所述的2，5_ 二溴噻吩并[3，4-b]吡嗪類單體分子結(jié)構(gòu)通式如下(C)，式中，R3、R4選自 H、C1 Cm的烷基，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物制備方法，其特征在于所述的2，7- 二 0，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二雜氧戊硼烷)基芴類單體制備方法是 在-78 _25°C下，在正丁基鋰為催化劑的條件下，將2，7- 二溴芴類單體與2-異丙氧基-4， 4，5，5-四甲基-1，3，2- 二雜氧戊硼烷按反應(yīng)物化學(xué)計量比混合后反應(yīng)M 48小時制得； 所述的溴代噻吩類單體制備方法是在冰浴條件下，將含噻吩類單體與N-溴代琥珀酰亞胺按反應(yīng)物化學(xué)計量比混合后反應(yīng)4 48小時制得；所述的2，5_ 二溴噻吩并[3，4-b]吡嗪類單體制備方法是在-10 0°C下，將含噻吩并[3，4-b]吡嗪類單體與N-溴代琥珀酰亞胺按反應(yīng)物化學(xué)計量比混合后反應(yīng)1 M小時制得。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物制備方法，其特征在于所述的弱極性有機(jī)溶劑是四氫呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一種；所述的極性非質(zhì)子性有機(jī)溶劑是二甲基亞砜、N-甲酰二甲胺、丙酮、乙腈中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物制備方法，其特征在于所述的堿性環(huán)境中的堿是堿性金屬氫氧化物、堿性金屬碳酸鹽、四乙基氫氧化銨中的至少一種；所述堿的用量與2，7- 二 0，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二雜氧戊硼烷)基芴類單體用量的摩爾比為1 10 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物制備方法，其特征在于所述的聚合反應(yīng)溫度為50 150°C，時間為M 168小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物制備方法，其特征在于所述的聚合反應(yīng)還添加有有機(jī)鈀催化劑，其用量與2，7- 二(4，4，5，5-四甲基-1，3， 2- 二雜氧戊硼烷)基芴類單體用量的摩爾百分比為0. 1 20% ；所述的有機(jī)鈀催化劑是Pd2 (dba) 3/P (o-Tol) 3、Pd (PPh3) 4、Pd (PPh3) 2C12中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物在有機(jī)光電材料、聚合物太陽能電池、有機(jī)電致發(fā)光、有機(jī)場效應(yīng)晶體管、有機(jī)光存儲、有機(jī)非線性材料或/和有機(jī)激光領(lǐng)域中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分子結(jié)構(gòu)通式如(I)的含噻吩并[3，4-b]吡嗪單元的芴類共聚物其制備方法和應(yīng)用，式中，R1、R2、R3、R4為H或/和C1～C25烷基，x+y＝1、x≠0、y≠0，n＝1～500的任一正整數(shù)，Ar1為含噻吩單元基團(tuán)。該共聚物制備方法為按照化學(xué)計量比將2，7-二(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二雜氧戊硼烷)基芴類單體、溴代噻吩類單體和2，5-二溴噻吩并[3，4-b]吡嗪類單體在堿性環(huán)境與弱極性或/和極性非質(zhì)子性有機(jī)溶劑中進(jìn)行聚合反應(yīng)。本發(fā)明共聚物穩(wěn)定性和溶解性好、吸光度強(qiáng)、吸光范圍寬，提高了對太陽光的利用率，其制備方法簡單、產(chǎn)率高、易于操作和控制，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L51/30GK102206327SQ201010140110
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者劉輝, 周明杰, 黃杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司