專利名稱：含二呋喃并噻唑的二溴單體及其共軛聚合物、用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類可溶液處理的有機(jī)半導(dǎo)體材料，尤其是一類含二呋喃并噻唑的二溴單體及其共軛聚合物、用途。
背景技術(shù)：
可再生能源是未來能源的必然發(fā)展方向，其中的太陽能利用收到廣泛關(guān)注。目前，無機(jī)太陽能電池已廣泛商用。有機(jī)聚合物太陽能 電池，因其可實(shí)現(xiàn)溶液加工處理，制備大面積的柔性器件，有望實(shí)現(xiàn)低成本和大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，近年來受到科學(xué)研究者的極大重視。有機(jī)聚合物太陽能電池材料的特點(diǎn)在于，有機(jī)材料的種類多，結(jié)構(gòu)可剪裁、性能可調(diào)控。(參見文獻(xiàn)Gao, J.，Yu, G.，and Heeger, A. J. , Polymer p-i-n JunctionPhotovoltaic Cells,Adv.Mater. , 10,692 - 695. (1998) ;Dennler, G. , Scharber, M.C. & Brabec, C. J. Polymer-fullerene bulk—heterojunction solar cells. Adv.Mater. 21，1323 - 1338 (2009) ；B. C. Thompson, J. M. Frechet, Angew. Chem. , Int.Ed. 2008，47, 58.)。由于有機(jī)聚合物太陽能電池材料的這些特點(diǎn)，基于新結(jié)構(gòu)的低能隙共軛聚合物空穴傳輸材料大量出現(xiàn)，經(jīng)過能隙和能級(jí)調(diào)控的此類空穴傳輸材料，帶來了相應(yīng)聚合物太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率的不斷提高(參見文獻(xiàn)Li, G.，Zhu, R. and Yang, Y. , polymer solarcells, Nature photonics, 6, 153-161 (2012))。盡管如此,新型空穴傳輸聚合物材料的設(shè)計(jì)和合成仍然有很大提高空間，同時(shí)這項(xiàng)工作也具有很大的挑戰(zhàn)性，更高能量轉(zhuǎn)換效率的有機(jī)聚合物太陽能電池材料的合成和應(yīng)用，將帶來太陽能電池領(lǐng)域的一次革命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一類含二呋喃并噻唑的二溴單體及其共軛聚合物、用途。該共軛聚合物是主鏈共軛的可溶液加工的低能隙半導(dǎo)體聚合物，是綠色環(huán)保的，可持續(xù)發(fā)展的聚合物太陽能電池材料。本發(fā)明中含二呋喃并噻唑的二溴單體，以糠醛為原料，步驟簡(jiǎn)單；糠醛是一個(gè)重要的由農(nóng)副產(chǎn)品中制得的工業(yè)原料；本發(fā)明以糠醛為原料，不僅降低了成本，而且滿足了綠色環(huán)保的要求；同時(shí)，由于糠醛是農(nóng)副產(chǎn)品的副產(chǎn)品，這就為最終材料的合成提供了可持續(xù)的顏料來源；初步薄膜光伏器件(本體異質(zhì)結(jié)光伏器件)研究表明本發(fā)明的半導(dǎo)體聚合物材料具有較高的能量轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的第一方面，本發(fā)明涉及一種含二呋喃并噻唑的二溴單體(DFTT_2Br)，其結(jié)構(gòu)式如式(I)所示
權(quán)利要求
1.一種含ニ呋喃并噻唑的ニ溴單體，其特征在于，其結(jié)構(gòu)式如式(I )所示
2.一種如權(quán)利要求I所述的含ニ呋喃并噻唑的ニ溴單體的制備方法，其特征在于，包括 如下步驟以糠醛為原料，以極性有機(jī)溶劑為介質(zhì)，與溴化劑加熱反應(yīng)，粗產(chǎn)物經(jīng)重結(jié)晶得到所述單體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含ニ呋喃并噻唑的ニ溴單體的制備方法，其特征在干，所述極性有機(jī)溶劑為N，N- ニ甲基甲酰胺、N, N- ニ甲基こ酰胺或ニ甲基亞砜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含ニ呋喃并噻唑的ニ溴單體的制備方法，其特征在于，所述溴化劑為N-溴代琥珀酰亞胺或溴單質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含ニ呋喃并噻唑的ニ溴單體的制備方法，其特征在于，所述加熱反應(yīng)的溫度為50 120°C，時(shí)間為4 60小時(shí)。
6.一種含ニ呋喃并噻唑單元的共軛聚合物，其特征在于，所述共軛聚合物的結(jié)構(gòu)式如式(II)所示其中，R1為C8 C2。烷基，≥I。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的含ニ呋喃并噻唑單元的共軛聚合物，其特征在干，所述共軛聚合物是ニ錫單體與如權(quán)利要求I所述的ニ溴單體，在Stille偶聯(lián)反應(yīng)條件下聚合而得的；所述ニ錫單體的結(jié)構(gòu)式如式(III)所示其中，R1為C8 C2tl燒基。
式(ill),
8.—種如權(quán)利要求6所述的含ニ呋喃并噻唑單元的共軛聚合物在制備有機(jī)光伏器件中的用途，其特征在于，所述含ニ呋喃并噻唑單元的共軛聚合物與[6，6]-苯基061 丁酸甲酷共混作為有機(jī)光伏器件的半導(dǎo)體活性層。
9.一種含ニ呋喃并噻唑單元的共軛聚合物，其特征在于，所述共軛聚合物的結(jié)構(gòu)式如式(IV)所示 其中，R2為C6 C20燒基；R3為C6 C20燒基或者氫，n ^ I0
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的含ニ呋喃并噻唑單元的共軛聚合物，其特征在于，所述共軛聚合物是ニ錫單體與如權(quán)利要求I所述的ニ溴單體，在Stille偶聯(lián)反應(yīng)條件下聚合而得的；所述ニ錫單體的結(jié)構(gòu)式如式(V)所示
11.一種如權(quán)利要求9所述的含ニ呋喃并噻唑單元的共軛聚合物在制備有機(jī)光伏器件中的用途，其特征在于，所述含ニ呋喃并噻唑單元的共軛聚合物與[6，6]-苯基061丁酸甲酷共混作為有機(jī)光伏器件的半導(dǎo)體活性層。
全文摘要
本發(fā)明涉及含二呋喃并噻唑二溴單體及其共軛聚合物、用途。所述含二呋喃并噻唑的二溴單體及其共軛聚合物的結(jié)構(gòu)式分別如式(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)所示其中，R1為C8～C20烷基，n≥1；其中，R2為C6～C20烷基；R3為C6～C20烷基或者氫，n≥1。本發(fā)明中的含全新的二呋喃并噻唑單元的共軛聚合物，是主鏈共軛的可溶液加工的低能隙半導(dǎo)體聚合物，薄膜光伏器件研究表明這類材料具有用作薄膜光伏器件的活性層材料的潛力，本體異質(zhì)結(jié)光伏器件測(cè)試中，能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到3.06%。
文檔編號(hào)C07D513/04GK102702234SQ20121014150
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者張清, 曹康麗, 李樹崗, 胡超, 鄧平 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)