專(zhuān)利名稱(chēng)：含雙噻吩并吡咯單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方
法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及共軛聚合物，尤其涉及一種含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
利用廉價(jià)材料制備低成本、高效能的太陽(yáng)能電池一直是光伏領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)的用于地面的硅太陽(yáng)能電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，其應(yīng)用受到限制。為了降低成本，拓展應(yīng)用范圍，長(zhǎng)期以來(lái)人們一直在尋找新型的太陽(yáng)能電池材料。聚合物太陽(yáng)能電池因?yàn)樵蟽r(jià)格低廉、質(zhì)量輕、柔性、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。自 1992 年 N. S. Sariciftci 等在 SCIENCE(N. S Sariciftci，L. Smilowitz, A. J. Heeger, et al. Science，1992，258，1474)上報(bào)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?cè)诰酆衔锾?yáng)能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發(fā)展。聚合物太陽(yáng)能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用PTB7與PC71BM共混體系的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到 7. 4% (Y. Liang et al. ,Adv. Mater. ；DOI :10. 1002/adma. 200903528)，但仍比無(wú)機(jī)太陽(yáng)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(duì)較低的載流子遷移率，器件的光譜響應(yīng)與太陽(yáng)輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區(qū)沒(méi)有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物具有大的共苯環(huán)平面結(jié)構(gòu)和兩個(gè)亞胺環(huán)結(jié)構(gòu)，在可見(jiàn)光區(qū)域有很強(qiáng)的吸收，具有較高的光、熱和環(huán)境穩(wěn)定性，同時(shí)具有較高電子親和能(較低的LUMO能級(jí))，并且由于其共軛大π鍵之間的π-π堆疊使沿堆疊方向具有很高的電子遷移率，因此，它在有機(jī)太陽(yáng)電池等多種領(lǐng)域都顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。但是，由于茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物含有大的平面共軛體系和良好的分子共平面性，分子間大η鍵的相互作用很強(qiáng)，具有較大的晶格能，因而其溶解性較差，在成膜加工性能較差，導(dǎo)致制備的器件很容易發(fā)生相分離問(wèn)題，影響激子擴(kuò)散的效率，從而導(dǎo)致能量的損失。另外，由于茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物的吸收光譜主要集中在可見(jiàn)區(qū)，吸收范圍還不夠?qū)?，與太陽(yáng)光的發(fā)射光譜匹配度還不夠高，不能有效地利用太陽(yáng)光，也會(huì)降低有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種溶解性好，光吸收范圍寬的雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物。一種含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1. 一種含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，其特征在于，結(jié)構(gòu)式為
2. 一種含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，該制備方法包括如下步驟分別提供如下結(jié)構(gòu)式的化合物A、B ；
3.如權(quán)利要求2所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述Mille偶合反應(yīng)步驟中，所述化合物A、B的摩爾比為1 1.5 1 ；所述 Stille偶合的反應(yīng)溫度為50-120°C，反應(yīng)時(shí)間為對(duì)-7池。
4.如權(quán)利要求2所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于所述催化劑的用量占化合物A、B總摩爾用量的0. 01% 5% ；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； 所述有機(jī)鈀為 Pd2 (dba) 3、Pd (PPh3) 4 或 Pd (PPh3) 2C12 ； 所述有機(jī)膦配體為P (o-Tol) 3。
5.如權(quán)利要求4所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，當(dāng)所述催化劑為有機(jī)鈀與有機(jī)膦配體的混合物時(shí)，所述有機(jī)鈀與有機(jī)膦配體的摩爾比為1 2 20。
6.如權(quán)利要求2所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二氧六環(huán)、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一種；所述無(wú)氧環(huán)境是由氮?dú)夂?或惰性氣體構(gòu)成的。
7.如權(quán)利要求2所述的含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，還包括對(duì)Mille偶合反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行沉降、干燥處理的步驟，具體包括如下步驟511、將所述共聚物溶液滴加到甲醇中，進(jìn)行沉降處理，然后抽濾，甲醇洗滌，干燥，得含雜共聚物膠體；隨后用甲苯溶解，得共聚物的甲苯溶液；512、將該甲苯溶液加入到二乙基二硫代氨基甲酸鈉的水溶液中，80-100°C加熱攪拌混合液，將混合液通過(guò)氧化鋁的柱層析，分離出共聚物，然后氯苯淋洗，隨后減壓除去有機(jī)溶劑；513、重復(fù)步驟Si，并用丙酮索氏提取共聚物，得到共聚物固體。
8.一種有機(jī)太陽(yáng)能電池器件，依次包括玻璃基材、設(shè)在所述玻璃基材上的導(dǎo)電層、涂敷在所述導(dǎo)電層上的聚(3，4_亞乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)層、涂敷在所述聚(3， 4-亞乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)層上的活性層、沉積在所述活性層上的金屬Al層及用于封裝上述各層的環(huán)氧樹(shù)脂，所述活性層包括電子給體材料和電子受體材料，所述電子受體材料為[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯，其特征在于，所述電子給體材料為含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，其結(jié)構(gòu)式為
9. 一種有機(jī)電致發(fā)光器件，依次包括玻璃基材、設(shè)在所述玻璃基材上的導(dǎo)電層、涂敷在所述導(dǎo)電層上的發(fā)光層、蒸鍍?cè)谒霭l(fā)光層上的LiF緩沖層和沉積在所述LiF緩沖層上的金屬Al層，其特征在于，所述發(fā)光層材料為含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，結(jié)構(gòu)式為
10. 一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，依次包括摻雜硅片基材、設(shè)在所述摻雜硅片基材表面的 SiO2絕緣層、涂敷在所述SiA表面的十八烷基三氯硅烷修飾層、涂敷在所述十八烷基三氯硅烷修飾層之上的有機(jī)半導(dǎo)體層及設(shè)置有機(jī)半導(dǎo)體層表面的源電極和漏電極，其特征在于，所述有機(jī)半導(dǎo)體層為含雙噻吩并吡咯單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，結(jié)構(gòu)式為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含雙噻吩并吡咯單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應(yīng)用，該共聚物的結(jié)構(gòu)式為其中，n為1～100之間的整數(shù)；R1，R2，R3為氫、C1～C20的烷基、C1～C20烷氧基苯或者苯基；R4為C1～C20的烷基。通過(guò)在苝四羧酸二酰亞胺的“bay”位置引入取代基，并將其與其他單體共聚，可以有效改善苝四羧酸二酰亞胺的溶解性，修飾后的苝四羧酸二酰亞胺的溶解性好，吸光度強(qiáng)，吸收范圍寬，可延伸至近紅外區(qū)，提高了其對(duì)太陽(yáng)光的利用率，具有優(yōu)良的電荷傳輸性能，可作為有機(jī)半導(dǎo)體材料應(yīng)用在有機(jī)太陽(yáng)電池、有機(jī)電致發(fā)光、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)光存儲(chǔ)、有機(jī)非線性材料和有機(jī)激光等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08G61/12GK102276804SQ20101020228
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者周明杰, 管榕, 黃杰 申請(qǐng)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