一種含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物及其制備與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物及其制備與應(yīng)用，所述聚合物為具有如下通式的聚合物P，式中，R1、R2為相同或不同的H或C1~C12的烷基，n為5~60之間的自然數(shù)。本發(fā)明聚合物中的噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩三種單元組合為受體-給體-受體-給體（A-D-A-D）形式的重復(fù)單元，可增強聚合物分子內(nèi)的電荷傳輸，降低聚合物的帶隙，擴大聚合物材料的光吸收范圍，使其具有優(yōu)異的太陽光匹配性和載流子遷移性能，制備方法簡單可控，在聚合物太陽能電池、有機電致發(fā)光器件等光電材料領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。P:
【專利說明】一種含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物及其制備與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]有機太陽能電池由于具有無機太陽能電池?zé)o法比擬的一些優(yōu)點，如成本低廉，制作工藝簡單，產(chǎn)品重量輕，可大面積柔性制備等優(yōu)點而作為一種有潛力的可再生能源受到人們的廣泛關(guān)注。在過去的十年中，有機太陽能電池的性能得到穩(wěn)步提高，能量轉(zhuǎn)換效率已接近10%。但是，到目前為止，有機太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率比無機太陽能電池還是低很多。
[0003]目前有機聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率仍然比硅太陽能電池低，原因之一是聚合物的載流子遷移率比無機單晶材料的遷移率低了好幾個數(shù)量級，而聚合物光電池材料的吸收光譜與太陽光譜不能很好地匹配，是導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移效率低的另一重要原因。為進一步提高聚合物太陽能電池的性能，可采用具有較寬吸收光譜的極窄帶隙聚合物做給體和受體，提高對太陽光的吸收利用效率。
[0004]提高聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率的方法之一是合成新型P-型共軛聚合物，新型P-型共軛聚合物需要具備以下特點:(a)良好的溶解性，利于溶劑加工，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；(b)對整個太陽光譜有寬而強的吸收；(C)載流子遷移率高，利于載流子傳輸。其中，如何拓寬聚合物的光吸收范圍將是研究的重點，通過選擇合適的結(jié)構(gòu)單元組成半導(dǎo)體聚合物，利于將聚合物的光吸收范圍拓寬到紅外、近紅外區(qū)。為實現(xiàn)有機太陽能電池的商業(yè)化，開發(fā)新的聚合物材料，提高光電材料的能量轉(zhuǎn)換效率對于有機太陽能電池的發(fā)展有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物。
[0006]本發(fā)明的 目的還在于提供含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物的制備方法及應(yīng)用。
[0007]第一方面，本發(fā)明提供一種含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物，為具有如下通式的化合物P:
【權(quán)利要求】
1.一種含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物，其特征在于，為具有如下通式的聚合物P:
2.一種含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物的制備方法，其特征在于，包括以下操作步驟: 提供化合物A和化合物B，化合物A和B的結(jié)構(gòu)式分別為:
3.如權(quán)利要求2所述的含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物的制備方法，其特征在于，所述催化劑為二 (三苯基膦)二氯化鈀或四(三苯基膦)鈀，催化劑的摩爾用量為化合物A摩爾用量的0.01%~5%。
4.如權(quán)利要求2所述的含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物的制備方法，其特征在于，所述催化劑為三(二亞芐基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的混合物，三(二亞芐基丙酮)二鈀的摩爾用量為化合物A摩爾用量的0.01%~5%，三(二亞芐基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的摩爾比為1:2~1:20。
5.如權(quán)利要求2所述的含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物的制備方法，其特征在于，所述化合物A的制備方法包括以下操作步驟: (1)提供化合物a，即2-溴苯基萘，提供化合物b，即2，6-二溴環(huán)戊并[2，l_b; 3，4_b’ ]二噻吩-4-酮； 在惰性氣體保護下，將化合物a加入四氫呋喃中，降溫至_78°C，加入正丁基鋰，化合物a與正丁基鋰的摩爾比為1:1.2~1:1.5，在-781:下攪拌反應(yīng)lh，滴加化合物b的四氫呋喃溶液，化合物a與化合物b的摩爾比為1: f 1: 1.2，恢復(fù)到室溫，繼續(xù)反應(yīng)24h，得到化合物c 2，6- 二溴-4-(2-萘苯基)環(huán)戊并[2，l-b;3, 4_b，] 二噻吩-4-醇的粗產(chǎn)物； 將所述粗產(chǎn)物與冰醋酸及濃鹽酸混合，室溫下攪拌反應(yīng)36h，加水后析出沉淀，即得化合物d，即2，5- 二溴-螺[環(huán)戊并[2，l-b;3, 4-b’ ] 二噻吩-7，V -苯并芴];所述冰醋酸與鹽酸的體積比為50:1,反應(yīng)式為:
6.如權(quán)利要求5所述的含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述催化劑為二 (三苯基膦)二氯化鈀或四(三苯基膦)鈀，催化劑的摩爾用量為化合物d摩爾用量的0.01%~5%。
7.如權(quán)利要求5所述的含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述催化劑為三(二亞芐基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的混合物，三(二亞芐基丙酮)二鈀的摩爾用量為化合物d摩爾用量的0.01%~5%，三(二亞芐基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的摩爾比為1:2~1:20。
8.如權(quán)利要求5所述的含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述催化劑為二 (三苯基膦)二氯化鈀或四(三苯基膦)鈀，所述催化劑的摩爾用量為化合物g摩爾用量的0.01%~5%。
9.如權(quán)利要求5所述的含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述催化劑為三(二亞芐基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的混合物，三(二亞芐基丙酮)二鈀的摩爾用量為化合物g摩爾用量的0.01%~5%，三(二亞芐基丙酮)二鈀與三鄰甲苯基膦的摩爾比為1:2~1:20。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含噻吩并噻吩、苯并噻二唑和環(huán)戊并二噻吩聚合物在聚合物太陽能電池器件、有機電致發(fā)光器件或有機場效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用。
【文檔編號】C07D519/00GK103848967SQ201210495069
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】周明杰, 管榕, 李滿園, 黃佳樂, 黎乃元 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司