一种含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物及其制备与应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物及其制备与应用，所述聚合物为具有如下通式的聚合物P，式中，R1、R2为H、C1~C10的烷基、C1~C10的烷氧基或烷基噻吩基团，R3为C1~C14的烷基，R4、R5为H或者C2~C12的烷基，所述烷基噻吩基团的结构简式为：R’为C6~C10的烷基，n为1~80之间的自然数。本发明的聚合物含有新的二苯并噻吩苯并二噻吩和噻吩并吡咯-4,6-二酮单元，具有新的共轭平面结构、优异的太阳光匹配性和载流子迁移性能，制备方法简单可控，在聚合物太阳能电池、有机电致发光器件等光电材料领域有很好的应用前景。P:
【专利说明】一种含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物及其制备与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电材料【技术领域】，特别是涉及一种含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩类共轭聚合物及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]有机太阳能电池由于具有无机太阳能电池无法比拟的一些优点，如成本低廉，制作工艺简单，产品重量轻，可大面积柔性制备等优点而作为一种有潜力的可再生能源受到人们的广泛关注。在过去的十年中，有机太阳能电池的性能得到稳步提高，能量转换效率已接近10%。但是，到目前为止，有机太阳能电池的光电转换效率比无机太阳能电池还是低很多。
[0003]目前有机聚合物太阳能电池的能量转换效率仍然比硅太阳能电池低，原因之一是聚合物的载流子迁移率比无机单晶材料的迁移率低了好几个数量级，而聚合物光电池材料的吸收光谱与太阳光谱不能很好地匹配，是导致能量转移效率低的另一重要原因。为进一步提高聚合物太阳能电池的性能，可采用具有较宽吸收光谱的极窄带隙聚合物做给体和受体，提高对太阳光的吸收利用效率。
[0004]提高聚合物太阳能电池的能量转换效率的方法之一是合成新型P-型共轭聚合物，新型P-型共轭聚合物需要具备以下特点:(a)良好的溶解性，利于溶剂加工，实现工业化生产；(b)对 整个太阳光谱有宽而强的吸收；(C)载流子迁移率高，利于载流子传输。其中，如何拓宽聚合物的光吸收范围将是研究的重点，通过选择合适的结构单元组成半导体聚合物，利于将聚合物的光吸收范围拓宽到红外、近红外区。为实现有机太阳能电池的商业化，开发新的聚合物材料，提高光电材料的能量转换效率对于有机太阳能电池的发展有重要意义。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明旨在提供一种含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物。
[0006]本发明的目的还在于提供含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物的制备方法及应用。
[0007]第一方面，本发明提供一种含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物，为具有如下通式的聚合物P:
【权利要求】
1.一种含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物，其特征在于，为具有如下通式的聚合物P:
2.一种含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤: 提供化合物A和化合物B，化合物A和B的结构式分别为:
3.如权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二 (三苯基膦)二氯化钯、四(三苯基膦)钯和三(二亚苄基丙酮)二钯与三邻甲苯基膦的混合物中的一种。
4.如权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂的摩尔用量为化合物A摩尔用量的0.01%~5%，对于三(二亚苄基丙酮)二钯与三邻甲苯基膦的混合物，所述三(二亚苄基丙酮)二钯的摩尔用量为化合物A摩尔用量的0.01%~5%。
5.如权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物的制备方法，其特征在于，所述三(二亚苄基丙酮)二钯与三邻甲苯基膦的混合物中，三(二亚苄基丙酮)二钯与三邻甲苯基膦的摩尔比为1:2~1:20。
6.如权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物的制备方法，其特征在于，所述化合物A的制备方法包括以下操作步骤: (1)在惰性气体保护下，将化合物a加入四氢呋喃中，冷却至-78°C，缓慢加入正丁基锂，正丁基锂与化合物a的摩尔比为2.2: 1-2.5:1，然后在_78°C下搅拌反应2h，再加入三甲基氯化锡，三甲基氯化锡与化合物a的摩尔比为2: f 2.5:1，保温反应0.5h后恢复到室温，继续反应24h,得到化合物b,反应式为:
7.如权利要求6所述的含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述催化剂的摩尔用量为化合物b摩尔用量的0.01%~5%，对于三(二亚苄基丙酮)二钯与三邻甲苯基膦的混合物，三(二亚苄基丙酮)二钯的摩尔用量为化合物b摩尔用量的0.01%~5%，三(二亚苄基丙酮)二钯与三邻甲苯基膦的摩尔比为.1:2~1:20。
8.如权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物的制备方法，其特征在于，所述化合物B的制备方法包括以下操作步骤: I、化合物f噻吩_3，4-二甲酸在醋酸酐中发生缩合反应，得到化合物g的粗产物，所述粗产物与化合物h反应后再与二氯亚砜反应，得到化合物i，反应式为:
9.如权利要求8所述的含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物的制备方法，其特征在于，步骤III中，所述催化剂的摩尔用量为化合物j摩尔用量的0.01%~5%，对于三(二亚苄基丙酮)二钯与三邻甲苯基膦的混合物，三(二亚苄基丙酮)二钯的摩尔用量为化合物j摩尔用量的0.01%~5%，三(二亚苄基丙酮)二钯与三邻甲苯基膦的摩尔比为1:2~1:20。
10.根据权利要求1所述的含噻吩并吡咯二酮-二苯并噻吩苯并二噻吩聚合物在聚合物太阳能电池器件、有机电致发光器件或有机场效应晶体管中的应用。
【文档编号】H01L51/54GK103848968SQ201210495110
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月28日 优先权日:2012年11月28日
【发明者】周明杰, 管榕, 李满园, 黄佳乐, 黎乃元 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