噻咯二噻吩-苯并二（苯并硒二唑）共聚物材料及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种噻咯二噻吩-苯并二（苯并硒二唑）共聚物材料，结构式为：其中，R1、R2、R3及R4为C1～C20的烷基；n为1～100之间的整数。由化合物噻咯二噻吩和苯并二(苯并硒二唑)构成的共聚物材料能够形成一种很强的给体-受体结构，一方面有利于提高了材料的稳定性，另一方面有利于降低材料的能带隙，从而扩大太阳光吸收范围，提高光电转化效率。此外，本发明还涉及一种上述共聚物材料的制备方法及在聚合物太阳能电池器件、有机电致发光器件等领域中的应用。
【专利说明】噻咯二噻吩-苯并二 (苯并砸二唑)共聚物材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及共聚物材料领域，尤其是涉及一种噻咯二噻吩-苯并二 (苯并硒二唑)共聚物材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]制备成本低、效能高的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。目前已商业化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。聚合物太阳能电池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具有优越的市场前景。自 1992 年 N.S.Sariciftci 等在 SCIENCE (N.S Sariciftci, L.Smilowitz, A.J.Heeger, et al.Science, 1992, 258, 1474)上报道共轭共聚物材料与 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器件方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展。但传统的聚合物太阳能电池器件的能量转换效率仍较低，一方面是由于共聚物材料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；另一方面所使用的共轭共聚物材料光电池材料的吸收光谱与太阳光谱不能很好地匹配。
【发明内容】
[0003]基于此，有必要提供一种能提闻光电转换效率的卩Jl略_.Β||吩_苯并二(苯并砸二唑)共聚物材料及其制备方法和应用。
[0004]一种噻咯二噻吩-苯并二 (苯并硒二唑)共聚物材料，结构式为:
[0005]
【权利要求】
1.一种噻咯二噻吩-苯并二 (苯并硒二唑)共聚物材料，结构式为:
其中，RpR2J3及R4 SC1-C2q的烷基;n为I~100之间的整数。
2.一种噻咯二噻吩-苯并二 (苯并硒二唑)共聚物材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 提供化合物A和化合物B，所述化合物A的结构式为:
， 所述化合物B的结构式为:
R1' R2、R3及R4为C1~C20的烷基； 在惰性保护气体氛围中，将化合物A和化合物B按照摩尔比为1:1.5~1.5:1的比例，在催化剂和溶剂中进行Stille耦合反应，分离纯化后得到结构式如下的所述噻咯二噻吩-苯并二 (苯并硒二唑)共聚物材料:
η为I~100之间的整数。
3.如权利要求2所述噻咯二噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为Pd2 (dba)3、Pd(PPh3)2C12或Pd(PPh3)4 ;所述催化剂的用量为化合物A摩尔量的0.05%~20%O
4.如权利要求2所述的噻咯二噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为四氢呋喃、乙二醇二甲醚、苯或甲苯。
5.如权利要求2所述的噻咯二噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物材料的制备方法，其特征在于，所述噻咯二噻吩-苯并二 (苯并硒二唑)共聚物材料的分离纯化步骤为: 向Stille耦合反应后的混合液中加入水和甲苯进行萃取，收集有机相，减压蒸馏浓缩所述有机相，再将浓缩后的所述有机相加入到无水乙醇中，搅拌，有固体沉淀析出，抽滤收集所述固体沉淀并烘干，得到的固体物用氯仿溶解后过中性氧化铝层析柱，收集溶液，减压除去溶液中多余的溶剂，再依次进行甲醇沉降、抽滤，所得的固体物用丙酮索氏提取器提取后再依次进行甲醇沉降、抽滤，得到的纯化的所述噻咯二噻吩-苯并二 (苯并硒二唑)共聚物材料。
6.如权利要求2所述的噻咯二噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物材料的制备方法，其特征在于，所述化合物A通过如下步骤制备得到: 提供具有如下结构式的化合物C:
R3及R4为C1~C2tl的烷基； 在惰性保护气体氛围中，_78°C条件下，将所述化合物C与正丁基锂按照摩尔比为1:2的比例，在溶剂中反应I~2小时，然后向反应后的混合液中加入三丁基氯化锡，继续在_78°C条件下反应I小时后升温至室温反应6小时，再加入饱和氯化钠水溶液终止反应，分离纯化后得到所述化合物A，其中，所述三丁基氯化锡的摩尔量为所述化合物C摩尔量的2倍。
7.如权利要求6所述的噻咯二噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物材料的制备方法，其特征在于，所述化合物A的分离纯化步骤为: 向反应后的混合液中加入无水乙醚萃取，收集有机相，并用无水硫酸钠干燥除去所述有机相中的水分，抽滤，收集液体相，对所述液体相进行旋转蒸发浓缩，将得到的粗产物过中性氧化铝柱层析，得到纯化的所述化合物A。
8.如权利要求2所述的噻咯二噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物材料的制备方法，其特征在于，所述化合物B通过如下步骤制备得到: 提供化合物D和化合物E，其中，化合物D的结构式为:
化合物E的结构式为:
R1及R2为C1~C20的烷基； 在惰性保护气体氛围中，向化合物D和化合物E的混合溶液中加入Bu3N和Pd (OAc) 2进行关环反应，分离纯化后得到所述化合物B，其中，化合物D与化合物E的摩尔比为1:2，混合溶液中的溶剂为二甲基甲酰胺，Bu3N与化合物E的摩尔比为1: l，Pd(0Ac)2的摩尔量为化合物D摩尔量的10%。
9.如权利要求8所述的噻咯二噻吩-苯并二(苯并硒二唑)共聚物材料的制备方法，其特征在于，所述化合物B的分离纯化步骤为:对反应后的混合液使用水和二氯甲烷进行萃取，收集有机相，并用无水硫酸钠干燥除去所述有机相中的水分，过滤，收集液体相，减压蒸馏除去所述液体相中的多余溶剂，过硅胶柱层析，得到纯化的所述化合物B。
10.如权利要求1所述的噻咯二噻吩-苯并二 (苯并硒二唑)共聚物材料在聚合物太阳能电池器件、有机电致发光器件、有机场效应晶体管、有机光存储器件、有机非线性材料及有机激光器件中的应 用。
【文档编号】C08G61/12GK104072730SQ201310109554
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年3月29日 优先权日:2013年3月29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