專利名稱：含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物、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)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物、其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)主要是建立在以化石能源，如煤炭、石油和天然氣等基礎(chǔ)之上的經(jīng)濟(jì)。然而，這些不可再生的化石能源都在不斷的枯竭。進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球性的能源問題以及隨之而來的環(huán)境污染和氣候變暖等問題日益凸現(xiàn)和逐漸加劇。由于太陽能具有分布普遍和廣闊，資源數(shù)量多，無污染，清潔，安全以及獲取方便等突出優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望的可再生能源之一。為充分利用太陽光照射的能量，人們不斷開發(fā)出能夠吸收太陽光的新型材料，其中無機(jī)半導(dǎo)體材料獲得較為廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，例如目前用于地面的硅晶電池，然而由于其生產(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)期以來人們一直在尋找新型的替代的有機(jī)光電材料。近年來，越來越多的研究集中在有機(jī)太陽能電池等光電器件上應(yīng)用的有機(jī)光電材料。有機(jī)太陽能電池是一種新型的太陽能電池，有機(jī)太陽能電池將太陽光能轉(zhuǎn)化成電能，相對(duì)于無機(jī)半導(dǎo)體材料來源有限、價(jià)格昂貴、有毒、制備工藝復(fù)雜、成本太高等而言，它具有無機(jī)太陽能電池?zé)o法比擬的一些優(yōu)點(diǎn)，如材料來源廣泛、結(jié)構(gòu)多樣性和可調(diào)控性、成本低廉、 安全環(huán)保、制作工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品重量輕、可大面積柔性制備等等，可以廣泛應(yīng)用在建筑、照明和發(fā)電等多種領(lǐng)域，具有重要的發(fā)展和應(yīng)用前景。因此，國(guó)內(nèi)外眾多的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)等都給予了相當(dāng)?shù)年P(guān)注和投入。然而，到目前為止，有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率比無機(jī)太陽能電池還是要低很多。因此，開發(fā)新型的有機(jī)光電材料對(duì)于提高有機(jī)太陽能電池及其它半導(dǎo)體器件的效率具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，提供一種光譜響應(yīng)寬、光電轉(zhuǎn)換效率高的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，以及一種合成路線簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法。本發(fā)明實(shí)施例還提供上述含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物的應(yīng)用?！N含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，其為如下結(jié)構(gòu)式(I)表示的聚合物
權(quán)利要求
1. 一種含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，其為如下結(jié)構(gòu)式(I)表示的聚合物式中=R1、R2、R3選自C1-C20的烷基；η為1-100的整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，其特征在于，所述Ri、R2、 R3 為 C8- 的烷基。
3.如權(quán)利要求1所述的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，其特征在于，所述η為 20-80的整數(shù)。
4.一種含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其包括如下步驟 提供如下結(jié)構(gòu)式表示的化合物Α、B，燒基；
5.如權(quán)利要求4所述的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于， 所述溴化反應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行在有機(jī)溶劑中，將摩爾比為1.0 2.0 1.0 4.0的 5-烷基噻吩[3，4-c]_吡咯-4，6-二酮和溴化劑在IO0C- 30°C下反應(yīng)12 48小時(shí)，得到二溴產(chǎn)物；其中，有機(jī)溶劑為硫酸與三氟乙酸的混合溶劑、N, N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、 乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯或醋酸。
6.如權(quán)利要求4所述的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于， 所述Suzuki反應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行在無氧環(huán)境中，在催化劑、堿溶液和有機(jī)溶劑中，將化合物A與二溴產(chǎn)物按摩爾比1.0 0. 95 1.05在65°C 120°C下進(jìn)行反應(yīng)對(duì) 72小時(shí)， 得到所述的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物。
7.如權(quán)利要求4所述的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于， 所述催化劑為Pd (PPh3)4^Pd2 (dba) 3/P (o-Tol) 3或Pd (PPh3) 2C12，所述催化劑的用量為化合物
8.如權(quán)利要求4所述的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于， 所述化合物A通過以下步驟獲得在有機(jī)溶劑中，將2，7- 二溴-9，9- 二烷基硅芴和烷基鋰在-100°C -25°C下以摩爾比1.0 2.0 1.0 4. 0混合，再加入2-異丙氧基-4，4，5， 5-四甲基-1，3，2- 二雜氧戊硼烷，反應(yīng)M 48小時(shí)，得到所述化合物A ；其中，有機(jī)溶劑為四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯，所述2-異丙氧基_4，4，5，5-四甲基-1，3， 2- 二雜氧戊硼烷的用量為2，7- 二溴-9，9- 二烷基硅芴摩爾用量的2. 0 4. 0倍。
9.如權(quán)利要求4所述的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物制備方法，其特征在于， 所述化合物B通過以下步驟獲得將噻吩-3，4- 二羧酸加入至乙酸酐中，攪拌反應(yīng)12-M小時(shí)，將反應(yīng)液中的溶劑減壓蒸干，加入至有機(jī)溶劑中，隨后加入烷基胺，加熱至100-120°C反應(yīng)對(duì)-32小時(shí)，然后冷卻至室溫，減壓除去溶劑，加入二氯亞砜，加熱至80-100°C回流1-12 小時(shí)后，分離提純得到產(chǎn)物。
10.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物在太陽能電池器件、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)電致發(fā)光器件、有機(jī)光存儲(chǔ)器件或有機(jī)激光器件中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域，提供一種含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物，為結(jié)構(gòu)式(I)表示的聚合物，式中R1、R2、R3選自C1-C20的烷基；n為1-100的整數(shù)。本發(fā)明還提供該含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物的制備方法和該含硅芴和噻吩吡咯二酮單元的共聚物的應(yīng)用。該共聚物將硅芴單元和噻吩吡咯二酮單元有機(jī)結(jié)合在一起，形成很強(qiáng)的給體-受體結(jié)構(gòu)，有利于提高了共聚物材料的穩(wěn)定性，并有利地降低材料的能帶隙，擴(kuò)大太陽光吸收范圍，提高光電轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號(hào)C08G61/12GK102311536SQ20101021833
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者劉輝, 周明杰, 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