含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】一种含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物，分子通式为：其中，n为5~100之间的整数；R1为C1~C20的烷基或为如下结构单元：上述R2、R3、R4为H、C1~C20的烷基或C1~C20的烷氧基；R5、R6、R7为H或C1~C20的烷基。噻吩并吡咯二酮是一类非常优异的受体材料。萘四羧酸二酰亚胺化合物的结构中包含稠环芳香烃中心核和具有吸电子特性的酰亚胺基团，具有较强吸电子能力的酰亚胺单元可以降低材料的HOMO和LUMO能级，有利于电子的注入。上述含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物综合了噻吩并吡咯二酮及萘四羧酸二酰亚胺化合物的优点，具有优良的电荷传输性能，将其用于太阳能电池等半导体器件，能够提高半导体器件的能量转换效率。
【专利说明】含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电子材料领域，特别是涉及一种含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用。
【背景技术】 [0002]利用廉价的光电子材料制备低成本、高效能的半导体器件一直是半导体器件领域研究热点和难点。
[0003]在光伏领域，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光电子材料。聚合物太阳能电池因为原料价格低廉、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等报道共轭聚合物与C60 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。目前，聚合物太阳能电池的研究主要集中于给体、受体共混体系，采用聚苯并二噻吩(PTB7)与富勒烯衍生物PC71BM共混体系的能量转化效率已经达到7.4%，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多。
[0004]光电子材料是影响太阳能电池、电致发光器件等半导体器件的能量转换效率的重要因素。为了使聚合物太阳能电池、电致发光器件等半导体器件得到实际的应用，开发新型的光电子材料，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。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要提供一种能够提高半导体器件的能量转换效率的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用。
[0006]一种含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物，分子通式为:
[0007]
【权利要求】
1.一种含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物，其特征在于，分子通式为:
2.一种含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:提供化合物A和化合物B，化合物A的结构式为:
3.根据权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述化合物A采用如下方法制备:分别提供化合物C和化合物D，所述化合物C具有如下结构:
4.根据权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述化合物B采用如下方法制备:提供具有如下结构式的化合物E:
5.根据权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二氧六环、N，N- 二甲基甲酰胺、苯和氯苯中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为有机钯催化剂或有机钯催化剂和有机膦配体的混合物，所述有机钯催化剂和有机膦配体的混合物中，有机钯催化剂的摩尔量与有机钯催化剂和有机膦配体的混合物总摩尔量之比为1:2~10。
7.根据权利要求6所述的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述有机钯催化剂选自三(二亚苄基丙酮)二钯、四(三苯基膦)钯和双三苯基磷二氯化钯中的一种，所述有机膦配体为三(邻甲基)苯基磷。
8.根据权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，所述催化剂的摩尔量占所述化合物A和化合物B的总摩尔量的0.59TlO%。
9.根据权利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法，其特征在于，还包括对所述含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的提纯处理，所述提纯处理的方法为:所述Stille偶合反应停止后，将含所述含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物的反应液滴加到甲醇中进行沉降，抽滤、洗涤、干燥后用甲苯溶解，加入到二乙基二硫代氨基甲酸钠的水溶液中形成混合溶液，然后将混合液加热到8(T90°C，搅拌分层后将有机相层析，减压除去有机溶剂，沉降、抽滤，所得固体用丙酮索氏提取三天，沉降，抽滤得到纯化的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物。
10.一种如权利要求1所述的含噻吩并吡咯二酮单元萘四羧酸二酰亚胺共聚物在聚合物太阳能电池、有机电致发光器件、有机场效应晶体管中的应用。
【文档编号】C07D519/00GK103588959SQ201210294678
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月17日 优先权日:2012年8月17日
【发明者】周明杰, 管榕, 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