[發明專利]含萘四羧酸二酰亞胺-二噻吩并喹喔啉共聚物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010232335.8
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN102336894A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 周明杰;王燁文;呂婷;馬文波
• 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;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

本發明涉及共軛聚和物，更具體的涉及含萘四羧酸二酰亞胺-二噻吩并喹喔啉共聚物。

本發明還涉及含萘四羧酸二酰亞胺-二噻吩并喹喔啉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。目前用于地面的硅太陽能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。聚合物太陽能電池因為原料價格低廉、質量輕、柔性、生產工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優點而備受關注，如果能夠將其能量轉化效率提高到接近商品硅太陽能電池的水平，其市場前景將是非常巨大的。自1992年N.S.Sariciftci等在SCIENCE(N.SSariciftci，L.?Smilowitz，A.J.Heeger，et?al.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。目前，聚合物太陽能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用PTB7與PC₇₁BM共混體系的能量轉化效率已經達到7.4％(Y.Liang?et?al.，Adv.Mater.；DOI：10.1002/adma.200903528)，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：有機半導體器件相對較低的載流子遷移率，器件的光譜響應與太陽輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區沒有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。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。

萘酰亞胺衍生物是材料和超分子化學的重要化合物，萘酰亞胺衍生物具有獨特的結構特點和多樣化的性能，具有n型半導體特性，在很多領域都顯現出廣闊的應用前景。

但是，由于萘酰亞胺及其衍生物含有大的平面共軛體系和良好的分子共平面性，分子間大π鍵的相互作用很強，具有較大的晶格能，因而其溶解性較差，成膜加工性能較差，導致制備的器件很容易發生相分離問題，影響激子擴散的效率，從而導致能量的損失。另外，由于萘酰亞胺及其衍生物的吸收光譜主要集中在可見區，吸收范圍還不夠寬，與太陽光的發射光譜匹配度還不夠高，不能有效地利用太陽光，也會降低有機太陽能電池的光電轉換效率。

發明內容

本發明的目的在于提供含萘四羧酸二酰亞胺-二噻吩并喹喔啉共聚物材料。

本發明的目的還在于提供含萘四羧酸二酰亞胺-二噻吩并喹喔啉共聚物的制備方法，以及該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等領域中的應用。

本發明所述的含萘四羧酸二酰亞胺-二噻吩并喹喔啉共聚物具有以下結構：

上式中，n為1-100之間的整數；R₁，R₂為相同或不同地為氫，C₁～C₂₀的烷基、C₁～C₂₀烷氧基苯；R₃，R₄相同或不同地為C₁～C₂₀的烷基或烷氧基。

本發明所設計的含萘四羧酸二酰亞胺-萘并二噻吩共聚物，其制備方案如下：

無氧環境中，將萘四羧酸二酰亞胺二溴代物和2，9-雙三丁基錫-二噻吩并[3，2-f：2’，3’-h]喹喔啉衍生物按摩爾比為1∶1～2∶1在溫度為50～120℃下在催化劑和溶劑中進行Stille偶合反應24～72小時后得到所述萘四羧酸二酰亞胺共軛聚合物；其中，溶劑為四氫呋喃、二氧六環、乙二醇二甲醚、苯或甲苯的單一或混合溶劑；催化劑為有機鈀或有機鈀與有機膦配體的混合物，有機鈀與有機膦配體的混合物的摩爾比為1∶2～20，有機鈀催化劑是Pd₂(dba)₃、Pd(PPh₃)₄或Pd(PPh₃)₂Cl₂，有機磷配體是P(o-Tol)₃；催化劑的添加量按摩爾比占總物質摩爾量的0.01％～20％。

其中，Suzuki偶合反應結束后，還包括對所述含萘四羧酸二酰亞胺-二噻吩并喹喔啉共聚物進行純化步驟：