含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合物及其制備方法與應(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-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合物及其制備方法與應(yīng)用。該共軛聚合物為具有如下結(jié)構(gòu)式的化合物P，其中，R1為C1～C17的烷基，R2為H或C1～C12的烷基，n為5～60之間的自然數(shù)。該含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合物具有較大的光吸收范圍、光電轉(zhuǎn)化效率，制備方法簡(jiǎn)單可控，在聚合物太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致發(fā)光和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
【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-二噻吩并苯并三 唑-苯并噻二唑類共軛聚合物及其制備方法與應(yīng)用。 含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚 合物及其制備方法與應(yīng)用

【背景技術(shù)】
[0002] 制備成本低、效能高的太陽(yáng)能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。目前已商 業(yè)化的硅太陽(yáng)能電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，應(yīng)用受到限制。為了降低成本，拓展應(yīng)用 范圍，長(zhǎng)期以來(lái)人們一直在尋找新型的太陽(yáng)能電池材料。聚合物太陽(yáng)能電池因?yàn)樵蟽r(jià)格 低廉、質(zhì)量輕、柔性、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優(yōu)點(diǎn)而具有優(yōu)越的 市場(chǎng)前景。自 1992 年 N.S.Sariciftci 等在 SCIENCE(N. SSariciftci, L.Smilowitz, Αχ Heeger， et al. Science, 1992, 258, 1474) 上報(bào)道共軛聚合物與 C6(l 之間的光誘導(dǎo) 電子轉(zhuǎn) 移現(xiàn)象后，人們?cè)诰酆衔锾?yáng)能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發(fā)展。
[0003] 聚合物太陽(yáng)能電池未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)之一就是合成新型的P-型共軛聚合物，它需 要具備以下特點(diǎn)：(a)良好的溶解性，有利于溶劑加工，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；(b)對(duì)整個(gè)太陽(yáng)光 光譜有寬而強(qiáng)的吸收；（c)高的載流子遷移率，有利于載流子傳輸。其中如何拓寬聚合物材 料的光吸收范圍，使其光吸收范圍最大程度地覆蓋整個(gè)太陽(yáng)光光譜將是研究的重點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共 軛聚合物，本發(fā)明的目的還在于提供上述含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑 類共軛聚合物的制備方法及應(yīng)用。
[0005] 第一方面，本發(fā)明提供了一種含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類 共軛聚合物，為具有如下結(jié)構(gòu)式的共軛聚合物P :
[0006]

【權(quán)利要求】
1. 一種含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合物，其特征在于，為 具有如下結(jié)構(gòu)式的共軛聚合物P :
式中，Ri為Ci?C17的烷基，R2為Η或Ci?C12的烷基，η為5?60之間的自然數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合 物，其特征在于，包括以下共軛聚合物中的一種：
3. -種含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合物的制備方法，包 括以下步驟： 分別提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物Α和化合物Β :
式中，&為Q?C17的烷基，R2為Η或Q?C12的烷基； 在惰性氣體氛圍中，按照摩爾比為1. 1:1?1. 5:1將化合物A和化合物B加入到有機(jī) 溶劑中，再加入第一催化劑，在60?120° C溫度下進(jìn)行Stilie偶合反應(yīng)24?72h，停止 反應(yīng)后，分離純化得到具有如下結(jié)構(gòu)式的共軛聚合物P :
式中，&為Q?C17的烷基，R2為Η或Q?C12的烷基，η為5?60之間的自然數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合物 的制備方法，其特征在于，所述化合物Α由以下方法制備得到： (1) 分別提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物a和化合物b :
式中，&為Q?C17的烷基，R2為Η或Q?C12的烷基； (2) 化合物c的合成： 在惰性氣體氛圍內(nèi)，在反應(yīng)瓶中依次加入化合物a、化合物b、碳酸鹽、第二催化劑、反 應(yīng)溶劑，反應(yīng)體系中化合物a與化合物b的摩爾比為1:1. 1?1:1. 2,碳酸鹽的摩爾用量為 化合物a的3?5倍；將反應(yīng)物在60?120° C下攪拌回流反應(yīng)24?72h后，冷卻至室溫， 將反應(yīng)液倒入蒸餾水中猝滅反應(yīng)，用二氯甲烷萃取，合并有機(jī)相后用飽和食鹽水洗滌，干燥 過(guò)濾，硅膠柱分離純化后得到如下結(jié)構(gòu)式所示的化合物c的粗產(chǎn)物；
式中，&為Q?C17的烷基，R2為Η或Q?C12的烷基； (3) 化合物A的合成： 在無(wú)水無(wú)氧條件下，將化合物c加入四氫呋喃中，攪拌溶解并冷卻至-78° C，用注射 器緩慢加入2. 5mmol/L的正丁基鋰的正己烷溶液，滴加完畢，在-78° C下攪拌反應(yīng)2?3h 后，再加入三甲基氯化錫的四氫呋喃溶液，反應(yīng)體系中正丁基鋰的摩爾用量為化合物C的 2. 2?2. 5倍，三甲基氯化錫的摩爾用量為化合物c的2. 2?2. 5倍；保溫反應(yīng)0. 5?lh后 恢復(fù)到室溫，繼續(xù)反應(yīng)20?24h ;停止反應(yīng)后，減壓蒸餾除去過(guò)量的溶劑和三甲基氯化錫， 得到化合物A。
5. 如權(quán)利要求3所述的含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合 物的制備方法，其特征在于，所述第一催化劑為雙（三苯基膦）二氯化鈀或四（三苯基膦） 鈀；所述第一催化劑中的有機(jī)鈀的摩爾用量為化合物B摩爾用量的0. 01%?5%。
6. 如權(quán)利要求3所述的含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合 物的制備方法，其特征在于，所述第一催化劑為摩爾比為1:2?1:20的三（二亞芐基丙酮） 二鈀與三（2-甲苯基）膦的混合物；所述第一催化劑的摩爾用量為化合物A摩爾用量的 0. 01% ?5%。
7. 如權(quán)利要求4所述的含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合 物的制備方法，其特征在于，所述第二催化劑為雙（三苯基膦）二氯化鈀或四（三苯基膦） 鈀，所述第二催化劑的摩爾用量為化合物a的0. 01%?5%倍，所述反應(yīng)溶劑為四氫呋喃、 N，N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。
8. 如權(quán)利要求3所述的含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合物 的制備方法，其特征在于，有機(jī)溶劑為四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺或甲苯。
9. 如權(quán)利要求3所述的含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛聚合物 的制備方法，其特征在于，所述分離純化方法為： 將反應(yīng)混合液減壓蒸除過(guò)量的有機(jī)溶劑，再滴加到甲醇中進(jìn)行沉降，抽濾，甲醇洗滌， 干燥；然后通過(guò)氧化鋁柱層析，氯仿淋洗，蒸餾，除去有機(jī)溶劑，甲醇沉降，抽濾，得到的固體 用丙酮索氏提取，甲醇沉降，抽濾，真空泵下抽過(guò)夜得到共軛聚合物P。
10. 如權(quán)利要求1或2所述的含噻吩并噻吩-二噻吩并苯并三唑-苯并噻二唑類共軛 聚合物在聚合物太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致發(fā)光器件和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08G61/12GK104119503SQ201310146745
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月25日
【發(fā)明者】周明杰, 管榕, 李滿園 申請(qǐng)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