专利名称：含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种共聚物，更具体的涉及一种含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物。本发明还涉及含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物的制备方法及其应用。
背景技术：
利用廉价材料制备低成本、高效能的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。目前用于地面的硅晶电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低电池成本，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。有机半导体材料以其原料易得、廉价、制备工艺简单、环境稳定性好、有良好的光伏效应等优点备受关注。自 1992 年 N. S. Sariciffci 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，人们在聚合物太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展，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材料的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，有机半导体相对较低的载流子迁移率以及较低的载流子的电极收集效率等。为了使聚合物太阳能电池得到实际的应用，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。卟啉分子是在卟吩环上连有取代基的一类大环化合物的总称，吓吩是由四个吡咯环和四个次甲基桥联起来的单双键交替的平面结构大环离域η电子共轭体系。它们电荷转移和能量转移反应的量子效率较高，具有良好的电子缓冲性和光电磁性，良好的刚柔性和较好热稳定性和环境稳定性。因此，卟啉类有机半导体材料是一类很有前途的材料，其在光伏领域的应用已得到广泛研究。咔唑是一类良好的空穴传输材料一方面，由于P-Ji共轭效应，咔唑上的N原子将未共用电子供给双键，使双键富电子；另一方面，亲电的N原子又通过诱导效应吸收双键上的电子，其中共轭效应大于诱导效应，因此咔唑具有很强的空穴传输能力，这就使其在有机半导体材料方面有很大的潜在应用价值。噻吩并[3，4_c] [1,2,5]噻二唑是一种具有优良的平面结构，含有一个五元环和六元环骨架的受体单元，具有分子内电荷转移性质和优异的电化学还原性质；噻吩并[3， 4-c] [1,2,5]噻二唑单元还具有较强的可修饰性，可以利用简便的方法引入供电子基团和受电子基团，调节其吸电子性能。因此，它经常作为受体单元引入到光电材料中以调节带宽和还原电势，将噻吩并[3，4-c][l，2，5]噻二唑引入到给电子的咔唑卟啉单元中形成的具有D-A结构单元的给体材料，并同时具有高的空穴迁移率和宽的太阳光吸收光谱范围。然而含有含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物的有机半导体材料至今仍没有文献和专利报道，这就大大限制了它们的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物，该共聚物可以解决上述问题。本发明的目的还在于提供一种含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物的制备方法。本发明的目的还在于提供含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物在聚合物太阳能电池，有机电致发光，有机场效应晶体管，有机光存储，有机非线性材料和有机激光材料等领域中的应用。本发明所涉及的含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物，具有以下结构(I)
权利要求
1. 一种含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物，其特征在于，具有以下结构式(I)
2. 一种含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤提供结构式(A)的5，15-二溴-10，20-烷基咔唑卟啉和结构式(B)的双硼酸酯基噻吩并[3,4-c] [1,2,5]噻二唑
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，Suzuki耦合反应中，所述催化剂的摩尔用量为双硼酸酯基噻吩并[3,4-c] [1,2,5]噻二唑的0. 05%-30% ；所述5，15-二溴-10， 20-烷基咔唑卟啉与双硼酸酯基噻吩并[3，4-c] [1,2,5]噻二唑的用量摩尔比为1 1. 5 1.5 1 ；反应温度为50-120°C，反应时间为12 72小时。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为有机钯或有机钯与有机磷配体的混合物；所述有机钯为 Pd2 (dba) 3、Pd (PPh3) 4、Pd (OAc) 2 或 Pd (PPh3) 2C12 ；所述有机磷配体为P (o-Tol) 3或三环己基膦。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述催化剂为有机钯与有机磷配体的混合物时，所述有机钯和有机膦配体的混摩尔比为1 2-20。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一种；所述无氧环境是由氮气和/或惰性气体构成的。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，Suzuki耦合反应结束后，还包括对所述含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物进行纯化步骤将所述共聚物溶液滴加到甲醇中，进行沉降处理，然后抽滤，甲醇洗涤，干燥，得含杂共聚物胶体；随后用甲苯溶解，得共聚物的甲苯溶液；将该甲苯溶液加入到二乙基二硫代氨基甲酸钠的水溶液中，80-100°C加热搅拌混合液，将混合液通过氧化铝的柱层析，分离出共聚物，然后氯苯淋洗，随后减压除去有机溶剂， 最后用丙酮索氏提取共聚物，得到所述共聚物固体。
8.一种有机太阳能电池器件，包括衬底，沉积在衬底一个表面上的、作为阳极的导电层，涂覆在导电层表面、起修饰作用的聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)层，涂覆在聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)层表面、作为电子给体层的活性层，以及设置在活性层表面、作为阴极的金属铝层，其特征在于，所述活性层的材质为混合物，包括以[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯为材质的电子受体材料和以含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物为材质的电子给体材料，该共聚物具有如下结构式(I)
9. 一种有机电致发光器件，包括衬底，沉积在衬底的一个表面上的、作为阳极的导电层，涂覆在导电层上的发光层，涂覆在发光层上的以LiF为材质的缓冲层，以及设置在缓冲层上的、作为阴极的金属铝层，其特征在于，所述发光层以含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物为材质，该共聚物具有如下结构式(I)
10. 一种有机场效应晶体管器件，包括掺杂硅片，SiO2绝缘层，用于修饰SW2的十八烷基三氯硅烷层，涂覆在十八烷基三氯硅烷层上的有机半导体层，间隔设置在有机半导体层上的源电极和漏电极，其特征在于，所述有机半导体层以含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物为材质，该共聚物具有如下结构式(I)
全文摘要
本发明属于光电子材料领域，其公开了一种含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物，具有结构式(I)；式中n为1-100间的整数，R1，R2为相同或不相同的氢或C1-C32的烷基。本发明还公开了含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物的制备方法和用途。本发明提供的一种咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物，通过引入长链烷基，来提高材料的溶解性能；同时，有利于成膜加工，扩大它们在聚合物太阳能电池等领域的应用范围。
文档编号C07D487/22GK102295756SQ20101021152
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者刘贻锦, 周明杰, 黄杰 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