[發明專利]含環戊二烯二噻吩-苯并二(苯并噻二唑)共聚合物及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201210417523.7
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN103772663A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 周明杰;管榕;李滿園;黃佳樂;黎乃元
• 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;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;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: 生啟;何平

技術領域

本發明涉及一種含苯并二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物、其制備方法以及使用該含苯并二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物的太陽能電池器件及有機電致發光器件。

背景技術

能源問題是世界各國十分關注的重大問題。太陽能是未來人類最理想的替代能源，將太陽能轉換為電能的太陽能電池也是研究的熱點。近年來興起的共軛聚合物薄膜太陽能電池具有成本低、重量輕、制作工藝簡單、可制備成柔性器件等突出優點。此外，有機材料種類繁多、可設計性強，有希望通過材料的設計和優化來提高太陽能電池的性能。

苯并二噻吩類衍生物，兩個噻吩通過苯環稠環在一個平面內，增強了其平面性和剛性結構，具有較高的光、熱和環境穩定性。位于中心的苯環降低了兩側噻吩環的富電子數，使其具有較低的HOMO能級。由于其擴展的共軛大π鍵體系，π鍵之間的π-π堆疊具有較高的載流子遷移率，因此，它在有機電子等領域都顯現出廣闊的應用前景。然而，現有的苯并二噻吩類衍生物的能隙（HOMO能級與LUMO能級之間的能級差）較寬。

發明內容

基于此，有必要提供一種能隙較窄的含苯并二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物及其制備方法。

此外，還有必要提供一種使用該含苯并二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物的太陽能電池器件、有機電致發光器件及有機場效應晶體管。

一種含苯并二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物，具有如下結構式：

P:

其中，R₁、R₂為H或C₁~C₁₆的烷基；R₃為C₁~C₁₆的烷基、C₁~C₁₆的烷氧基或下述結構式表示的烷基噻吩：

R為C₁~C₁₆的烷基，R₄為H、C₁~C₁₆的烷基或C₁~C₁₆的烷氧基；n為1~60的整數。

一種含苯并二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供如下結構式表示的化合物A和化合物B，

A為：B為：

其中，R₁、R₂為H或C₁~C₁₆的烷基；R₃為C₁~C₁₆的烷基、C₁~C₁₆的烷氧基或下述結構式表示的烷基噻吩：

R為C₁~C₁₆的烷基，R₄為H、C₁~C₁₆的烷基或C₁~C₁₆的烷氧基；

在氮氣保護下，將摩爾比為1:1~1.5:1的化合物A和化合物B在有機鈀催化劑的催化作用下進行耦合反應，分離提純后得到如下結構式表示的含苯并二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物P：

P:

其中，n為1~60的整數。

在其中一個實施例中，所述有機鈀催化劑選自三(二亞芐基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的混合物、雙(三苯基膦)二氯化鈀及四(三苯基膦)鈀中的至少一種，所述有機鈀催化劑與所述化合物B的摩爾比為1:10000~1:20。

在其中一個實施例中，所述耦合反應在回流下進行，所述耦合反應的時間為24~72小時。

在其中一個實施例中，所述分離提純含苯并二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物P的步驟如下：向所述化合物A和化合物B進行耦合反應后的反應液加入甲醇進行沉析并過濾，將過濾后得到的固體物干燥后層析分離，再次用甲醇沉析并過濾得到純化的含苯并二噻二唑單元的苯并二噻吩類共聚物。

在其中一個實施例中，所述化合物A的制備過程包括如下步驟：

在氮氣保護下，將如下結構式表示的化合物C的二氯甲烷溶液滴加至含有1，3-二環己基碳二亞胺及4-二甲氨基吡啶的二氯甲烷中室溫下反應12小時~15小時，其中所述化合物C、1，3-二環己基碳二亞胺及4-二甲氨基吡啶的摩爾比為3:3:1~4:3.5:1，將反應液提純后得到如下結構式表示的化合物D，