[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

有效

• 申請號: 201310017670.X
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103936966A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 周明杰;管榕;黎乃元;黃佳樂;李滿園
• 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;C07D513/04;C07D519/00;H01L51/46;H01L51/54
• 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3,6-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)共聚物、其制備方法以及使用該含3,6-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)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。

苯并噻二唑單元具有優異的還原可逆性，與鎂、鋁等金屬陰極的功函值非常接近；屬于缺電子型芳香環化合物，具有強吸電子能力，是一種優良的受體單元具有較好的電子傳輸性質，同時還可以調節材料的能隙。然而，現有的含有苯并噻二唑單元的聚合物的能帶隙（HOMO能級與LUMO能級之間的能級差）較寬，降低了對太陽能光譜中光子的吸收率，從而使得使用含有聯噻唑單元的聚合物的有機太陽能電池的能量轉換效率較低。

發明內容

基于此，有必要提供一種能隙較窄的含3,6-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制備方法。

此外，還有必要提供一種使用該含3,6-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的太陽能電池器件及有機電致發光器件。

一種含3,6-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)共聚物，具有如下結構式：

其中，R₁、R₂、R₃為C₁~C₂₀的烷基；n為1~100的整數。

一種含3,6-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的制備方法，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、R₃為C₁~C₂₀的烷基；

在保護性氣體氛圍下，將摩爾比為1:1.5~1.5:1的化合物A和化合物B在含有有機鈀催化劑及堿的水溶液的有機溶劑中進行Suzuki耦合反應，分離提純后得到如下結構式表示的含3,6-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)共聚物P：

其中，R₁、R₂、R₃為C₁~C₂₀的烷基；n為1~100的整數。

在其中一個實施例中，所述有機鈀催化劑為四(三苯基膦)鈀，所述有機鈀催化劑與所述化合物A的摩爾比為1:2000~1:5；所述堿為碳酸鈉，所述堿的水溶液中堿的摩爾量為化合物A的2~20倍。

在其中一個實施例中，所述Suzuki耦合反應的反應溫度為50℃~120℃，反應時間為6小時~108小時。

在其中一個實施例中，所述提純含3,6-咔唑-苯并二(苯并噻二唑)共聚物P的步驟如下：向Suzuki耦合反應后的溶液中加入甲苯和去離子水的混合液進行萃取保留有機相，將除去至少部分有機溶劑后加入乙醇沉析并過濾，將過濾后得到的固體粉末干燥后用氯仿溶解，使用硅膠過層析柱，之后除去有機溶劑，再次用甲醇沉析并過濾，將過濾后得到的固體物用丙酮抽提，收集丙酮溶液后用甲醇沉析并過濾。

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：

提供如下結構式表示的化合物C和化合物E，

C為:E為：其中R₁、R₂為C₁~C₂₀的烷基；

在保護性氣體的氛圍下，將摩爾比為1:2的所述化合物C以及化合物E在含有有機堿和催化劑的溶劑中進行關環反應，分離提純后得到所述化合物A，所述有機堿為三乙基胺，所述催化劑為醋酸鈀。

在其中一個實施例中，所述提純化合物A的步驟如下：將所述化合物C以及化合物E進行關環反應后的反應液使用水淋洗后使用二氯甲烷萃取，保留有機層，無水硫酸鈉干燥，過濾，蒸餾除去溶劑后使用硅膠層析柱分離得到所述化合物A。

在其中一個實施例中，所述化合物B的制備過程包括如下步驟：

提供化合物D、正丁基鋰及2-異丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二雜氧戊硼烷，

化合物D的結構式為其中R₃為C₁~C₂₀的烷基。