專利名稱：苝四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)化合物合成技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種茈四羧酸二酰亞 胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
利用廉價(jià)材料制備低成本、高效能的太陽(yáng)能電池一直是光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難 點(diǎn)。目前用于地面的硅太陽(yáng)能電池由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高，使其應(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)而備受關(guān)注，如果能夠?qū)⑵淠芰哭D(zhuǎn)化效率提高到接近商品硅太陽(yáng)能電池的水平，其 市場(chǎng)前景將是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE(N. S Sariciftci, L. Smilowitz,A. J. Heeger，et al. Science, 1992,258,1474)上報(bào)道共軛聚合物與 C60 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。目前，聚合物太陽(yáng)能電池的研究主要集中于給體-受體共混體系，采用PCPDTBT與 PCBM共混體系的能量轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到6. 5% (Jin Young Kim，etal. Science 2007,317, 222)，但是仍比無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率低得多，限制性能提高的主要制約因素有有機(jī) 半導(dǎo)體器件相對(duì)較低的載流子遷移率，器件的光譜響應(yīng)與太陽(yáng)輻射光譜不匹配，高光子通 量的紅光區(qū)沒(méi)有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。為了使聚合物太陽(yáng)能電池得 到實(shí)際的應(yīng)用，開發(fā)新型的材料，大幅度提高其能量轉(zhuǎn)換效率仍是這一研究領(lǐng)域的首要任 務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種茈四羧酸二酰亞胺-咔 唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物，該有機(jī)物溶解性好，吸光度強(qiáng)，吸收范圍寬，可延伸 至近紅外區(qū)，提高了其對(duì)太陽(yáng)光的利用率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑 共軛聚合物的制備方法。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二 唑共軛聚合物在聚合物太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致發(fā)光、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)光存儲(chǔ)、有機(jī) 非線性材料或/和有機(jī)激光領(lǐng)域中的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物，其 通式為下述⑴
權(quán)利要求
1. 一種茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物，其通式為下述⑴
2.一種如權(quán)利要求1所述的茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合 物的制備方法，包括如下工藝步驟(1)將1，7-二溴-3，4，9，10-茈四酸酐與3，4，5-三烷氧基-1-胺基苯在有機(jī)反應(yīng)溶劑 中反應(yīng)得茈四羧酸二酰亞胺二溴代物單體；(2)在無(wú)氧條件下，將步驟(1)制備的茈四羧酸二酰亞胺二溴代物單體和4，7_二噻 吩-2，1,3-苯并噻二唑二溴代物、N-烷基-咔唑的雙硼酸酯在有機(jī)反應(yīng)溶劑中進(jìn)行聚合反 應(yīng)得茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物 的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)中1，7_ 二溴-3，4，9，10-茈四酸酐與3，4，5_三 烷氧基-1-胺基苯添加量的摩爾比為1 3 10，反應(yīng)條件是在60 100°C下反應(yīng)1 72 小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚 合物的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)中有機(jī)反應(yīng)溶劑是喹啉、咪唑、丁醇、N-甲 基-2-吡咯烷酮或丙酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合 物的制備方法，其特征在于所述的步驟O)中聚合反應(yīng)工藝條件是將茈四羧酸二酰亞胺 二溴代物、4，7- 二噻吩-2，1,3-苯并噻二唑二溴代物、N-烷基-咔唑的雙硼酸酯的摩爾比 為χ y 1加入有機(jī)反應(yīng)溶劑中并在50 120°C下反應(yīng)M 72小時(shí)，其中，x+y = 1，χ乒0，y乒0 ；所述的步驟⑵中有機(jī)反應(yīng)溶劑是四氫呋喃、乙二醇二甲醚、苯、N，N-二甲基甲酰胺或 甲苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物的制備方法，其特征在于所述的步驟O)中聚合反應(yīng)還添加有催化劑，其添加量占總投料 物質(zhì)用量的摩爾百分比0.01 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物 的制備方法，其特征在于所述的催化劑為有機(jī)鈀催化劑或有機(jī)鈀催化劑與有機(jī)膦配體的 混合物；所述的有機(jī)鈀催化劑是Pd (PPh3) 4或Pd (OAc) 2 ；所述的有機(jī)鈀催化劑與有機(jī)膦配體的混合物的摩爾比為1 2 20。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物 的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)反應(yīng)在無(wú)氧條件下進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或8所述的茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚 合物的制備方法，其特征在于所述的無(wú)氧條件是充滿惰性氣體的條件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的茈四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二 唑共軛聚合物在聚合物太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致發(fā)光、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)光存儲(chǔ)、有機(jī) 非線性材料或/和有機(jī)激光領(lǐng)域中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通式如(I)的苝四羧酸二酰亞胺-咔唑-二噻吩基苯并噻二唑共軛聚合物及其制備方法和應(yīng)用。先將1，7-二溴-3，4，9，10-花四酸酐與3，4，5-三烷氧基-1-胺基苯反應(yīng)得單體；在無(wú)氧的條件下，再將單體和4，7-二噻吩-2，1，3-苯并噻二唑二溴代物、N-烷基-咔唑的雙硼酸酯進(jìn)行聚合反應(yīng)得目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，易于操作和控制，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，該方法制備的目標(biāo)產(chǎn)物溶解性好，應(yīng)用在有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域時(shí)吸光度強(qiáng)，吸收范圍寬，可延伸至近紅外區(qū)，提高了其對(duì)太陽(yáng)光的利用率。
文檔編號(hào)C08G61/12GK102146153SQ20101011144
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者周明杰, 管榕, 黃杰 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