专利名称：基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半导体共轭聚合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种可溶液处理的有机半导体材料，具体是一种基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半导体共轭聚合物及其制备和用途。
背景技术：
近年来，共轭聚合物在有机光伏(OPV)电池和有机薄膜晶体管(OTFT)中的应用研究越来越引起人们的 重视，与传统的无机材料相比，聚合物为基础的半导体材料具有重量轻，成本低，柔韧性好以及容易通过溶液加工、旋涂成膜等无可比拟的优点，这些使得聚合物为基础的OPV和OTFT在能源、组合电路、传感器以及柔性显示等领域具有广阔的应用前景。到目前为止，有机光电材料为基础的器件获得了优异的性能，但是对于无机材料为基础的器件来说还是相当低，且性能不够稳定。共轭聚合物是有机光电器件的材料基础，因此设计和合成综合性能优良的新型共轭聚合物材料对提高太阳能电池综合性能和能量转化效率具有非常重要的意义，设计和合成新的共轭聚合物材料，拓宽高性能半导体共轭聚合物材料的种类就显得尤为重要。苯并二噻吩单元大的平面共轭结构有利于有效的堆积，最近几年，苯并二噻吩在合成给体-受体共轭聚合物上引起了广泛的注意，(参见文献:Zou Y, Najari A, Berrouand P, Beaupre S，Aich B, TaoY, Leclerc M.A Thieno[3, 4-c]pyrrole-4, 6-dione-Based Copolymer for EfficientSolar Cells, J Am Chem Soc, 132，5330-5331，2010; Piliego C, Holcombe T,Douglas J, Woo C, Beaujuge P, Frechet J.Synthetic Control of StructuralOrder in N-Alkylthieno[3, 4-c]pyrrole-4, 6-dione-Based Polymers for EfficientSolar Cells.J Am Chem Soc, 132，2010, 7595-7597.)。交替的苯并二噻吩与噻吩聚合物PBDTDT显示了高的迁移率，达到0.25 cm2.V—1, s—1，而且与聚三烷基噻吩聚合物P3HT相比稳定性加强了。(参见文献:Pan H, Li Y, Wu Y, Liu P, Ong BS, Zhu S，Xu G.Low-temperature, solution-processed, high-mobility polymer semiconductors forthin-film transistors.J.Am.Chem.Soc.2007, 129, 4112-4113.)。同样，苯并三噻吩(参见文献:BC Schroeder, CB Nielsen, YJ Kim, J Smith, Z Huang, J Durrant,SE Watkins, K Song, TD Anthopoulos, I McCulloch.Benzotrithiophene co-polymerswith high charge carrier mobilities in field-effect transistors.Chem Mater2011，23，4025-4031。)及其衍生物也具有好的共轭结构，苯并三噻吩骨架延伸的共轭结构有利于促进分子间的堆积，相对于苯并二噻吩，基于苯并三噻吩的聚合物到目前为止研究的相对较少。将这两种单元结合起来，合成新的共轭聚合物还没见报道。
发明内容
本发明的目的是结合苯并二噻吩和苯并三噻吩这两种单元的优点，提供一种可溶性的基于这两种单元的半导体共轭聚合物及其制备和用途。本发明的半导体共轭聚合物具有新颖的刚性平面的大H共轭的可溶的苯并二噻吩和苯并三噻吩单元和柔性促溶的烷基链，是可溶液加工的共轭聚合物。本发明分子设计合理，聚合物具有好的分子排列，有望得到高的载流子迁移率并应用于有机光电领域。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:第一方面，本发明涉及一种可溶性苯并二噻吩和苯并三噻吩全共轭聚合物，其结
构式为:
权利要求
1.一种基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半导体共轭聚合物，其特征在于，所述聚合物的结构式为:
2.根据权利要求1所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半导体共轭聚合物，其特征在于:所述的烷烃链可选择C8-C16的直链或者C8-C2tl的支链烷烃。
3.根据权利要求1所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半导体共轭聚合物的制备方法，其特征在于:以苯并[1，2-b:4, 5-b’ ] 二噻吩双锡单体，苯并[2，l-b:3，4-b’:5，6-c’’ ]三噻吩双溴单体为原料，采用Stille反应得到所述的半导体共轭聚合物。
4.根据权利要求3所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半导体共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述的获得共轭聚合物的反应是在以三(二亚苄基丙酮)二钯为催化齐U，三(邻甲基苯基)磷为配体的体系下的聚合完成的。
5.根据权利要求3所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半导体共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述的共聚反应的温度为80-130°C。
6.根据权利要求3所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半导体共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述的共聚反应时间为8-72小时。
全文摘要
本发明公开了一种基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半导体共轭聚合物及其制备方法。该共轭聚合物结构式为其中，R1为C8-C20烷烃链；R2为C7-C19烷烃链，n≥1。该制备方法为以苯并二噻吩双锡单体，苯并三噻吩双溴单体在Stille反应条件下共聚反应，得到全共轭聚合物。本发明是结合苯并二噻吩和苯并三噻吩这两种单元的优点，提供一种可溶性的基于这两种单元的半导体共轭聚合物，本发明的半导体共轭聚合物具有新颖的刚性平面的大π共轭的可溶的苯并二噻吩和苯并三噻吩单元和柔性促溶的烷基链，是可溶液加工的共轭聚合物。本发明分子设计合理，聚合物具有好的分子排列，有望得到高的载流子迁移率并应用于有机光电领域。
文档编号C08G61/12GK103172837SQ20131006997
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者张国兵, 李朋, 肖旭, 马敬轩, 吕国强 申请人:合肥工业大学