[發明專利]含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010211527.0
• 申請日: 2010-06-25
• 公開（公告）號: CN102295756A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 周明杰;黃杰;劉貽錦
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C07D519/00;C07D513/04;C07D487/22;C09K11/06;H01L51/46;H01L51/54;H01L51/30
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

技術領域

本發明涉及一種共聚物，更具體的涉及一種含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物。

本發明還涉及含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物的制備方法及其應用。

背景技術

利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領域的研究熱點和難點。目前用于地面的硅晶電池由于生產工藝復雜、成本高，使其應用受到限制。為了降低電池成本，拓展應用范圍，長期以來人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。有機半導體材料以其原料易得、廉價、制備工藝簡單、環境穩定性好、有良好的光伏效應等優點備受關注。自1992年N.S.Sariciffci等在SCIENCE(N.S?Sariciftci，L.Smilowitz，A.J.Heeger，etal.Science，1992，258，1474)上報道共軛聚合物與C₆₀之間的光誘導電子轉移現象后，人們在聚合物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發展，但是仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多。限制性能提高的主要制約因素有：有機半導體材料的光譜響應與太陽輻射光譜不匹配，有機半導體相對較低的載流子遷移率以及較低的載流子的電極收集效率等。為了使聚合物太陽能電池得到實際的應用，開發新型的材料，大幅度提高其能量轉換效率仍是這一研究領域的首要任務。

卟啉分子是在卟吩環上連有取代基的一類大環化合物的總稱，卟吩是由四個吡咯環和四個次甲基橋聯起來的單雙鍵交替的平面結構大環離域π電子共軛體系。它們電荷轉移和能量轉移反應的量子效率較高，具有良好的電子緩沖性和光電磁性，良好的剛柔性和較好熱穩定性和環境穩定性。因此，卟啉類有機半導體材料是一類很有前途的材料，其在光伏領域的應用已得到廣泛研究。

咔唑是一類良好的空穴傳輸材料：一方面，由于p-π共軛效應，咔唑上的N原子將未共用電子供給雙鍵，使雙鍵富電子；另一方面，親電的N原子又通過誘導效應吸收雙鍵上的電子，其中共軛效應大于誘導效應，因此咔唑具有很強的空穴傳輸能力，這就使其在有機半導體材料方面有很大的潛在應用價值。

噻吩并[3，4-c][1，2，5]噻二唑是一種具有優良的平面結構，含有一個五元環和六元環骨架的受體單元，具有分子內電荷轉移性質和優異的電化學還原性質；噻吩并[3，4-c][1，2，5]噻二唑單元還具有較強的可修飾性，可以利用簡便的方法引入供電子基團和受電子基團，調節其吸電子性能。因此，它經常作為受體單元引入到光電材料中以調節帶寬和還原電勢，將噻吩并[3，4-c][1，2，5]噻二唑引入到給電子的咔唑卟啉單元中形成的具有D-A結構單元的給體材料，并同時具有高的空穴遷移率和寬的太陽光吸收光譜范圍。

然而含有含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物的有機半導體材料至今仍沒有文獻和專利報道，這就大大限制了它們的應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物，該共聚物可以解決上述問題。

本發明的目的還在于提供一種含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物的制備方法。

本發明的目的還在于提供含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物在聚合物太陽能電池，有機電致發光，有機場效應晶體管，有機光存儲，有機非線性材料和有機激光材料等領域中的應用。

本發明所涉及的含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物，具有以下結構(I)：

式中：n為1-100間的整數，R₁，R₂為相同或不相同的氫或C₁-C₃₂的烷基。

本發明所設計的含咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物的制備方法，方案如下：

提供結構式(A)的5，15-二溴-10，20-烷基咔唑卟啉和結構式(B)的雙硼酸酯基噻吩并[3，4-c][1，2，5]噻二唑：