含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】一種含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物，分子通式為：其中，n為5~100之間的整數；R1為C1~C20的烷基或為如下結構單元：上述R2、R3、R4為H、C1~C20的烷基或C1~C20的烷氧基；R5、R6、R7為H或C1~C20的烷基。噻吩并吡咯二酮是一類非常優異的受體材料。萘四羧酸二酰亞胺化合物的結構中包含稠環芳香烴中心核和具有吸電子特性的酰亞胺基團，具有較強吸電子能力的酰亞胺單元可以降低材料的HOMO和LUMO能級，有利于電子的注入。上述含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物綜合了噻吩并吡咯二酮及萘四羧酸二酰亞胺化合物的優點，具有優良的電荷傳輸性能，將其用于太陽能電池等半導體器件，能夠提高半導體器件的能量轉換效率。
【專利說明】含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電子材料領域，特別是涉及一種含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用。
【背景技術】 [0002]利用廉價的光電子材料制備低成本、高效能的半導體器件一直是半導體器件領域研究熱點和難點。
[0003]在光伏領域，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光電子材料。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，采用聚苯并二噻吩(PTB7)與富勒烯衍生物PC71BM共混體系的能量轉化效率已經達到7.4%，但是仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多。
[0004]光電子材料是影響太陽能電池、電致發光器件等半導體器件的能量轉換效率的重要因素。為了使聚合物太陽能電池、電致發光器件等半導體器件得到實際的應用，開發新型的光電子材料，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。

【發明內容】

[0005]基于此，有必要提供一種能夠提高半導體器件的能量轉換效率的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用。
[0006]一種含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物，分子通式為:
[0007]
【權利要求】
1.一種含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物，其特征在于，分子通式為:
2.一種含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:提供化合物A和化合物B，化合物A的結構式為:
3.根據權利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述化合物A采用如下方法制備:分別提供化合物C和化合物D，所述化合物C具有如下結構:
4.根據權利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述化合物B采用如下方法制備:提供具有如下結構式的化合物E:
5.根據權利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述第一溶劑選自四氫呋喃、乙二醇二甲醚、二氧六環、N，N- 二甲基甲酰胺、苯和氯苯中的一種或多種。
6.根據權利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述催化劑為有機鈀催化劑或有機鈀催化劑和有機膦配體的混合物，所述有機鈀催化劑和有機膦配體的混合物中，有機鈀催化劑的摩爾量與有機鈀催化劑和有機膦配體的混合物總摩爾量之比為1:2~10。
7.根據權利要求6所述的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述有機鈀催化劑選自三(二亞芐基丙酮)二鈀、四(三苯基膦)鈀和雙三苯基磷二氯化鈀中的一種，所述有機膦配體為三(鄰甲基)苯基磷。
8.根據權利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，所述催化劑的摩爾量占所述化合物A和化合物B的總摩爾量的0.59TlO%。
9.根據權利要求2所述的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法，其特征在于，還包括對所述含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的提純處理，所述提純處理的方法為:所述Stille偶合反應停止后，將含所述含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物的反應液滴加到甲醇中進行沉降，抽濾、洗滌、干燥后用甲苯溶解，加入到二乙基二硫代氨基甲酸鈉的水溶液中形成混合溶液，然后將混合液加熱到8(T90°C，攪拌分層后將有機相層析，減壓除去有機溶劑，沉降、抽濾，所得固體用丙酮索氏提取三天，沉降，抽濾得到純化的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物。
10.一種如權利要求1所述的含噻吩并吡咯二酮單元萘四羧酸二酰亞胺共聚物在聚合物太陽能電池、有機電致發光器件、有機場效應晶體管中的應用。
【文檔編號】C07D519/00GK103588959SQ201210294678
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月17日 優先權日:2012年8月17日
【發明者】周明杰, 管榕, 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有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司