含苝四羧酸二酰亚胺-苝并二噻吩的共聚物及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于有机半导体材料领域，其公开了一种含苝四羧酸二酰亚胺-苝并二噻吩的共聚物及其制备方法和应用；该共聚物具有如下结构通式：式中：n为13~71之间的整数；R1、R2、R3为相同或不同地为氢、C1~C20的烷基、C1~C20的烷氧基；R4为C1~C20的烷基。本发明提供的含苝四羧酸二酰亚胺-苝并二噻吩的共聚物，环戊二烯并[def]菲单元与苝四羧酸二酰亚胺，形成电子给体-受体结构，来调节聚合物的带隙，并将其吸收带边推向红外及近红外区，提高了其对太阳光的利用率，进而提高光转换率。
【专利说明】含茈四羧酸二酰亚胺-茈并二噻吩的共聚物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机半导体材料，尤其涉及一种含茈四羧酸二酰亚胺-茈并二噻吩的共聚物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]利用廉价材料制备低成本、高效能的有机半导体器件,如,有机太阳能电池、有机电致发光器件、有机场效应晶体管一直是光伏领域的研究热点和难点。目前用于地面的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。有机半导体器件因为原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备等优点而备受关注，如果能够将其能量转化效率提高到接近商品硅太阳能电池的水平，其市场前景将是非常巨大的。自1992 年 N.S.Sariciftci 等在 SCIENCE (N.S Sariciftci, L.Smilowitz, A.J.Heeger, etal.Science, 1992，258，1474)上报道共轭聚合物与C6tl之间的光诱导电子转移现象后，人们在有机半导体器件方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展。目前，有机太阳能电池的研究主要集中于给体、受体共混体系，采用PTB7与PC71BM共混体系的能量转化效率已经达到
7.4% (Y.Liang et al.,Adv.Mater.; DO1:10.1002/adma.200903528)，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多，限制性能提高的主要制约因素有:有机半导体器件相对较低的载流子迁移率，器件的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，高光子通量的红光区没有被有效利用以及载流子的电极收集效率低等。为了使有机半导体器件得到实际的应用，开发新型的材料，大幅度提高其能量转换效率仍是这一研究领域的首要任务。
[0003]茈四羧酸二酰亚胺及其衍生物具有大的共苯环平面结构和两个亚胺环结构，在可见光区域有很强的吸收，具 有较高的光、热和环境稳定性，具有较高电子亲和能(较低的LUMO能级)，并且由于其共轭大π键之间的π-π堆叠使沿堆叠方向具有很高的电子迁移率，因此，它在有机太阳电池等多种领域都显现出广阔的应用前景。但是，由于茈四羧酸二酰亚胺及其衍生物含有大的平面共轭体系和良好的分子共平面性，分子间大η键的相互作用很强，具有较大的晶格能，因而其溶解性较差，成膜加工性能较差，导致制备的器件很容易发生相分离问题，影响激子扩散的效率，从而导致能量的损失。另外，由于茈四羧酸二酰亚胺及其衍生物的吸收光谱主要集中在可见区，吸收范围还不够宽，与太阳光的发射光谱匹配度还不够高，不能有效地利用太阳光，也会降低有机半导体器件的光电转换效率。
【发明内容】
[0004]基于上述问题，本发明所要解决的问题在于提供一种可以提高光有机半导体器件的电转换效率的含茈四羧酸二酰亚胺-茈并二噻吩的共聚物。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]—种含茈四羧酸二酰亚胺-茈并二噻吩的共聚物，具有如下结构通式:[0007]
【权利要求】
1.一种含茈四羧酸二酰亚胺-茈并二噻吩的共聚物，其特征在于，该共聚物具有如下结构通式:
2.根据权利要求1所述的共聚物，其特征在于，η为26飞7之间的整数。
3.一种含茈四羧酸二酰亚胺-茈并二噻吩的共聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:Br 惰性氛围下，将结构式为的化合物A与结构式为
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，η为26~70之间的整数。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，Suzuki耦合反应结束后，还包括对所述共聚物进行纯化处理过程: 将Suzuki耦合反应得到的反应液中加入甲醇中进行沉降、抽滤、洗涤、干燥，得到干燥物； 用甲苯溶解干燥物，得到溶液，随后将液加入到二乙基二硫代氨基甲酸钠的水溶液中，得到混合溶液；然后将混合液加热到90°C搅拌过夜，得到分层的有机相和无机相； 将有机相通过层析，淋洗、减压除去有机溶剂，并再次经沉降、抽滤，得到滤物；并用丙酮索氏提取滤物，然后再对提取的滤物沉降，抽滤，真空泵下抽过夜，得到纯化的所述共聚物。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为四(三苯基膦)钯或二(三苯基膦)二氯化钯；所述催化剂的摩尔用量为化合物A和化合物B总物质量的0.0I~20%。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为摩尔比为1:2~20的三(二亚苄基丙酮)二钯与三(邻甲基苯基)膦的混合物或者摩尔比为1: 2^20的醋酸钯与三环己基膦的混合物；所述催化剂的摩尔用量为化合物A和化合物B总物质量的0.0f 20%。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为四氢呋喃、二氧六环、N, N-二甲基二酰胺、苯和甲苯中的至少一种。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为NaOH水溶液、Na2CO3水溶液、NaHCO3水溶液或四乙基氢氧化铵水溶液；所述碱溶液中碱溶质的摩尔用量为化合物A和化合物B总物质量的5~10倍。
10.权利要求1所述的共 聚物在有机太阳能电池、有机电致发光器件、有机场效应晶体管中的应用。
【文档编号】C08G61/12GK103626967SQ201210305584
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2012年8月24日
【发明者】周明杰, 管榕, 李满园 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司