一種含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物及其製備與應用的製作方法
2023-05-03 01:42:36
一種含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物及其製備與應用的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物及其製備與應用，所述聚合物為具有如下通式的聚合物P，式中，R1、R2為H、C1~C10的烷基、C1~C10的烷氧基或烷基噻吩基團，R3為C1~C14的烷基，R4、R5為H或者C2~C12的烷基，所述烷基噻吩基團的結構簡式為：R』為C6~C10的烷基，n為1~80之間的自然數。本發明的聚合物含有新的二苯並噻吩苯並二噻吩和噻吩並吡咯-4,6-二酮單元，具有新的共軛平面結構、優異的太陽光匹配性和載流子遷移性能，製備方法簡單可控，在聚合物太陽能電池、有機電致發光器件等光電材料領域有很好的應用前景。P:
【專利說明】一種含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物及其製備與應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電材料【技術領域】，特別是涉及一種含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩類共軛聚合物及其製備方法與應用。
【背景技術】
[0002]有機太陽能電池由於具有無機太陽能電池無法比擬的一些優點，如成本低廉，製作工藝簡單，產品重量輕，可大面積柔性製備等優點而作為一種有潛力的可再生能源受到人們的廣泛關注。在過去的十年中，有機太陽能電池的性能得到穩步提高，能量轉換效率已接近10%。但是，到目前為止，有機太陽能電池的光電轉換效率比無機太陽能電池還是低很多。
[0003]目前有機聚合物太陽能電池的能量轉換效率仍然比矽太陽能電池低，原因之一是聚合物的載流子遷移率比無機單晶材料的遷移率低了好幾個數量級，而聚合物光電池材料的吸收光譜與太陽光譜不能很好地匹配，是導致能量轉移效率低的另一重要原因。為進一步提高聚合物太陽能電池的性能，可採用具有較寬吸收光譜的極窄帶隙聚合物做給體和受體，提高對太陽光的吸收利用效率。
[0004]提高聚合物太陽能電池的能量轉換效率的方法之一是合成新型P-型共軛聚合物，新型P-型共軛聚合物需要具備以下特點:(a)良好的溶解性，利於溶劑加工，實現工業化生產；(b)對 整個太陽光譜有寬而強的吸收；(C)載流子遷移率高，利於載流子傳輸。其中，如何拓寬聚合物的光吸收範圍將是研究的重點，通過選擇合適的結構單元組成半導體聚合物，利於將聚合物的光吸收範圍拓寬到紅外、近紅外區。為實現有機太陽能電池的商業化，開發新的聚合物材料，提高光電材料的能量轉換效率對於有機太陽能電池的發展有重要意義。
【發明內容】
[0005]為解決上述問題，本發明旨在提供一種含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物。
[0006]本發明的目的還在於提供含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物的製備方法及應用。
[0007]第一方面，本發明提供一種含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物，為具有如下通式的聚合物P:
【權利要求】
1.一種含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物，其特徵在於，為具有如下通式的聚合物P:
2.一種含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，包括以下操作步驟: 提供化合物A和化合物B，化合物A和B的結構式分別為:
3.如權利要求2所述的含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述催化劑為二 (三苯基膦)二氯化鈀、四(三苯基膦)鈀和三(二亞苄基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的混合物中的一種。
4.如權利要求2所述的含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述催化劑的摩爾用量為化合物A摩爾用量的0.01%~5%，對於三(二亞苄基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的混合物，所述三(二亞苄基丙酮)二鈀的摩爾用量為化合物A摩爾用量的0.01%~5%。
5.如權利要求2所述的含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述三(二亞苄基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的混合物中，三(二亞苄基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的摩爾比為1:2~1:20。
6.如權利要求2所述的含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述化合物A的製備方法包括以下操作步驟: (1)在惰性氣體保護下，將化合物a加入四氫呋喃中，冷卻至-78°C，緩慢加入正丁基鋰，正丁基鋰與化合物a的摩爾比為2.2: 1-2.5:1，然後在_78°C下攪拌反應2h，再加入三甲基氯化錫，三甲基氯化錫與化合物a的摩爾比為2: f 2.5:1，保溫反應0.5h後恢復到室溫，繼續反應24h,得到化合物b,反應式為:
7.如權利要求6所述的含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述催化劑的摩爾用量為化合物b摩爾用量的0.01%~5%，對於三(二亞苄基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的混合物，三(二亞苄基丙酮)二鈀的摩爾用量為化合物b摩爾用量的0.01%~5%，三(二亞苄基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的摩爾比為.1:2~1:20。
8.如權利要求2所述的含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，所述化合物B的製備方法包括以下操作步驟: I、化合物f噻吩_3，4-二甲酸在醋酸酐中發生縮合反應，得到化合物g的粗產物，所述粗產物與化合物h反應後再與二氯亞碸反應，得到化合物i，反應式為:
9.如權利要求8所述的含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物的製備方法，其特徵在於，步驟III中，所述催化劑的摩爾用量為化合物j摩爾用量的0.01%~5%，對於三(二亞苄基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的混合物，三(二亞苄基丙酮)二鈀的摩爾用量為化合物j摩爾用量的0.01%~5%，三(二亞苄基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的摩爾比為1:2~1:20。
10.根據權利要求1所述的含噻吩並吡咯二酮-二苯並噻吩苯並二噻吩聚合物在聚合物太陽能電池器件、有機電致發光器件或有機場效應電晶體中的應用。
【文檔編號】H01L51/54GK103848968SQ201210495110
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月28日 優先權日:2012年11月28日
【發明者】周明傑, 管榕, 李滿園, 黃佳樂, 黎乃元 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有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司