專利名稱：含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物、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)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物、其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)主要是建立在以化石能源，如煤炭、石油和天然氣等基礎(chǔ)之上的經(jīng)濟(jì)。然而，這些不可再生的化石能源都在不斷的枯竭。進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球性的能源問題以及隨之而來的環(huán)境污染和氣候變暖等問題日益凸現(xiàn)和逐漸加劇。由于太陽能具有分布普遍和廣闊，資源數(shù)量多，無污染，清潔，安全以及獲取方便等突出優(yōu)點，被認(rèn)為是最有希望的可再生能源之一。為充分利用太陽光照射的能量，人們不斷開發(fā)出能夠吸收太陽光的新型材料，其中無機(jī)半導(dǎo)體材料獲得較為廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，例如目前用于地面的硅晶電池，然而由于其生產(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替代的有機(jī)光電材料。近年來，越來越多的研究集中在有機(jī)太陽能電池等光電器件上應(yīng)用的有機(jī)光電材料。有機(jī)太陽能電池是一種新型的太陽能電池，有機(jī)太陽能電池將太陽光能轉(zhuǎn)化成電能，相對于無機(jī)半導(dǎo)體材料來源有限、價格昂貴、有毒、制備工藝復(fù)雜、成本太高等而言，它具有無機(jī)太陽能電池?zé)o法比擬的一些優(yōu)點，如材料來源廣泛、結(jié)構(gòu)多樣性和可調(diào)控性、成本低廉、 安全環(huán)保、制作工藝簡單、產(chǎn)品重量輕、可大面積柔性制備等等，可以廣泛應(yīng)用在建筑、照明和發(fā)電等多種領(lǐng)域，具有重要的發(fā)展和應(yīng)用前景。因此，國內(nèi)外眾多的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)等都給予了相當(dāng)?shù)年P(guān)注和投入。然而，到目前為止，有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率比無機(jī)太陽能電池還是要低很多。因此，開發(fā)新型的有機(jī)光電材料對于提高有機(jī)太陽能電池及其它半導(dǎo)體器件的效率具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，提供一種光譜響應(yīng)寬、光電轉(zhuǎn)換效率高的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物及其制備方法。本發(fā)明實施例還提供上述含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物的應(yīng)用。—種含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，為如下結(jié)構(gòu)式(I)表示的聚合物
權(quán)利要求
1. 一種含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，為如下結(jié)構(gòu)式(I)表示的聚合物
2.如權(quán)利要求1所述的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，其特征在于，所述禮、R2> R3、R4、R5、R6、R7 為 Cg-C20 的烷基。
3.如權(quán)利要求1所述的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，其特征在于，所述η為 20-80的整數(shù)。
4.一種含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其包括如下步驟 提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物Α、B、C、D、Ε，
5.如權(quán)利要求4所述的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于，所述耦合反應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行在催化劑和有機(jī)溶劑中，將摩爾比為2.0 a b的化合物 B、C、D在60°C 120°C下反應(yīng)12 M小時，得到耦合產(chǎn)物；a > 0，b > 0，2. 0彡a+b彡4. 0， 所述催化劑為有機(jī)鈀或有機(jī)鈀與有機(jī)膦配體的混合物，所述催化劑用量為化合物B摩爾用量的0. 005-0. 10倍，所述有機(jī)溶劑為弱極性或極性非質(zhì)子性有機(jī)溶劑或其混合溶劑。
6.如權(quán)利要求4所述的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于， 所述溴化取代反應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行將耦合產(chǎn)物和溴化劑在0°c 30°C下以摩爾比 1.0 2.0 2. 5加入至有機(jī)溶劑中，反應(yīng)12 48小時，得到所述二溴產(chǎn)物，所述有機(jī)溶劑為弱極性或極性非質(zhì)子性有機(jī)溶劑或其混合溶劑。
7.如權(quán)利要求4所述的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于，所述Suzuki反應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行在無氧環(huán)境中，在催化劑、堿溶液和有機(jī)溶劑中，將化合物A、化合物E與二溴產(chǎn)物按摩爾比1.0 c d在65°C 120°C下進(jìn)行反應(yīng)對 72小時，得到所述的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，其中，c > 0，d > 0，0. 9彡c+d彡1. 1， 所述催化劑為有機(jī)鈀催化劑或有機(jī)鈀催化劑與有機(jī)膦配體的混合物，所述催化劑的用量為化合物A摩爾用量的0. 005-0. 10倍，所述堿溶液為堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽的水溶液或四烷基氫氧化銨水溶液，所述堿溶液中的堿用量為化合物A摩爾用量的2-20倍，所述有機(jī)溶劑為弱極性或極性非質(zhì)子性有機(jī)溶劑或其混合溶劑。
8.如權(quán)利要求4所述的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于， 所述化合物A通過以下步驟獲得在有機(jī)溶劑中，將2，7-二溴-9，9-二烷基芴和烷基鋰在-100°C -25°C下以摩爾比1.0 2.0 1.0 4. 0混合，再加入2-異丙氧基-4，4，5， 5-四甲基-1，3，2- 二雜氧戊硼烷，反應(yīng)M 48小時，得到所述化合物A，所述有機(jī)溶劑為弱極性或極性非質(zhì)子性有機(jī)溶劑或其混合溶劑，所述2-異丙氧基-4，4，5，5-四甲基-1，3， 2- 二雜氧戊硼烷的用量為2，7- 二溴-9，9- 二烷基芴摩爾用量的2. 0 4. 0倍。
9.如權(quán)利要求4所述的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于，所述化合物B通過以下步驟獲得1)將噻吩-3，4-二羧酸加入至乙酸酐中，攪拌反應(yīng)12-24小時，將反應(yīng)液中的溶劑減壓蒸干，加入至有機(jī)溶劑中，隨后加入烷基胺，加熱至100-120°C反應(yīng)M-32小時，然后冷卻，減壓除去溶劑，加入二氯亞砜，加熱至80-100°C回流1-12小時后，得到5-烷基噻吩[3， 4-c]-吡咯-4，6- 二酮，所述烷基胺中的烷基為& ；2)將5-烷基噻吩[3，4-c]_吡咯-4，6-二酮和溴化劑在10°C 30°C下以摩爾比 1.0 2.0 1.0 4.0加入至有機(jī)溶劑中，反應(yīng)12 48小時，得到1，3-二溴-5-烷基噻吩[3，4-c]_ 吡咯-4，6-二酮。
10.如權(quán)利要求1-3任一項所述的含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物在有機(jī)光電材料、太陽能電池器件、有機(jī)場效應(yīng)晶體管、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)光存儲器件或有機(jī)激光器件中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域，提供一種含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，為結(jié)構(gòu)式(I)表示的聚合物，式中R1、R2、R3選自C1-C20的烷基；R4、R5、R6、R7選自H或C1-C20的烷基；x+y＝1，x≠0，y≠0；n為1-100的整數(shù)。本發(fā)明還提供該含芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物的制備方法及其應(yīng)用。該共聚物將芴單元、3，4-乙撐二氧噻吩單元、噻吩單元以及噻吩吡咯二酮類單元有機(jī)結(jié)合在一起，形成很強的給體-受體結(jié)構(gòu)，有利于提高了共聚物材料的穩(wěn)定性，以及降低材料的能帶隙，擴(kuò)大太陽光吸收范圍，提高光電轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號H01L51/30GK102382283SQ20101026651
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30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