专利名称：含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类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噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物。本发明还涉及一种含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法及其应用。
背景技术：
当今世界经济主要是建立在以化石能源，如煤炭、石油和天然气等基础之上的经济。然而，这些不可再生的化石能源都在不断的枯竭。进入21世纪以来，全球性的能源问题以及随之而来的环境污染和气候变暖等问题日益凸现和逐渐加剧。由于太阳能具有分布普遍和广阔，资源数量多，无污染，清洁，安全以及获取方便等突出优点，被认为是最有希望的可再生能源之一。太阳能电池直接把太阳光能转化成电能，是利用太阳能切实可行的有效方法。然而，目前商品化的太阳能电池还局限于硅基等无机太阳能电池，但它们的价格过于昂贵，超出了目前人们普遍可以接受的程度，这大大限制了它们的使用范围。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。有机太阳能电池是一种新型的太阳能电池，相对于无机半导体材料来源有限，价格昂贵，有毒，制备工艺复杂，成本太高等而言，它具有无机太阳能电池无法比拟的一些优点，如材料来源广泛，结构多样性和可调控性，成本低廉，安全环保，制作工艺简单，产品重量轻，可大面积柔性制备等等，可以广泛应用在建筑、照明和发电等多种领域，具有重要的发展和应用前景。因此，国内外众多的研究机构和企业等都给予了相当的关注和投入。然而，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要低很多。因此， 开发新型的有机半导体材料对于提高有机太阳能电池的效率具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物，用以解决上述问题。本发明的目的还在于提供一种含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法。本发明的目的还在于提供一种含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物应用于制备聚合物太阳能电池，有机场效应晶体管，有机电致发光器件，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。本发明所述的一种含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物，具有以下结构式 ⑴
权利要求
1. 一种含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物，其特征在于，其具有以下结构式
2.根据权利要求1所述的含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物，其特征在于，所述Ar为以下结构式(Dl D7)单体中的一种
3. 一种含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤提供芴类单体B1、噻吩类单体B2、噻吩吡咯二酮类单体B3 ；
4.根据权利要求3所述的含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法，其特征在于，还包括所述芴类单体B1的制备步骤在无氧环境中，将2，7-二溴-9，9-二烷基芴(A1)和正丁基锂在-100°C -25°C下以摩尔比1.0 2.0 1.0 4.0加入至第二有机溶剂中；然后加入2-异丙氧基_4，4，5， 5_四甲基-1，3，2- 二杂氧戊硼烷，恢复至室温继续反应24 48小时，得到2，7-双(4，4，5， 5-四甲基-1，3，2-二杂氧戊硼烷基)-9，9_ 二烷基芴(B1)；其中，所述第二有机溶剂为四氢呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯中的至少一种；所述2-异丙氧基-4，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二杂氧戊硼烷的加入量为A1摩尔量的2. 0 4. 0倍； 其反应式如下
5.根据权利要求3所述的含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法，其特征在于，还包括所述芴类单体B2的制备步骤在无氧环境中，将噻吩类原料(A2)和N-溴代丁二酰亚胺在0°C 30°C下以摩尔比 1.0 2.0 1.0 2. 5加入至第三有机溶剂中，反应12 48小时，得到A2的二溴产物 (B2)；其中，所述第三有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷、 乙酸乙酯或醋酸中的至少一种； 其反应式如下 Ar+NBS — Br-Ar-Br A2B20
6.根据权利要求3所述的含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法，其特征在于，还包括所述芴类单体B3的制备步骤将5-烷基噻吩[3，4-(]-吡咯-4，6-二酮(A3)和N-溴代丁二酰亚胺在10°C 30°C下以摩尔比1.0 2. O 1.0 4. O加入至第四有机溶剂中，反应12 48小时，得到产物， 即A3的二溴产物(B3)；其中，所述有机溶剂为硫酸与三氟乙酸的混合溶剂； 其反应式如下
7.根据权利要求3所述的含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法，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 Pd (PPh3) 4、Pd2 (dba) 3 或 Pd (PPh3) 2C12 ；所述有机磷配体为P(O-Tol)3 ；所述碱溶液为NaOH水溶液、Na2CO3水溶液、NaHCO3水溶液或四乙基氢氧化铵水溶液中的至少一种；所述第一有机溶剂为甲苯、四氢呋喃、三氯甲烷或乙酸乙酯中的至少一种。
8.一种有机太阳能电池器件，包括衬底基材，沉积在衬底基材一个表面上的、作为阳极的导电层，涂覆在导电层上的起修饰作用的聚(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)层表面的活性层，以及设置在活性层表面、作为阴极的金属铝层；所述活性层的材质为一混合物，包括电子给体材料和电子受体材料；所述电子受体材料为[6，6]苯基-C61-丁酸甲酯，其特征在于，所述电子给体材料为含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物，该芴类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，所述发光层以含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物为材质，该芴类共聚物具有如下结构式(I)
10. 一种有机场效应晶体管，其结构依次包括掺杂硅片，SiO2绝缘层，用于修饰SiO2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噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物为材质，该芴类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，其公开了一种含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物，其特征在于，具有结构式(I)，式中R1、R2、R3为氢或C1-C20的烷基；x+y＝1，x≠0，y≠0；n为1-200之间的整数；Ar为含噻吩单元的基团。本发明还公开了含噻吩和噻吩吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法及其应用。与现有技术相比，本发明通过引入烷基提高产物的溶解性和分子量，以实现可旋涂的聚合物或可旋涂的寡聚物；由单体B1、B2、B3构成的聚合物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；Suzuki反应是一种非常成熟的聚合反应，产率高，且条件温和，易于控制。
文档编号H01L51/54GK102295755SQ20101021152
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
发明者刘辉, 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