[发明专利]含噻吩和吡咯并吡咯单元的芴类共聚物、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚合物、其制备方法及其应用，更具体地说，涉及一种含噻吩和吡咯并吡咯单元的芴类共聚物、制备方法及其应用。

背景技术

当今世界经济主要是建立在煤炭、石油和天然气等化石能源为基础上的经济，然而，这些不可再生的化石能源的储量已接近枯竭状态。进入21世纪以来，全球性的能源危机问题以及因使用化能源所致的环境污染和气候变暖等问题日益凸显，并逐渐加剧。因此，需要寻求新型的可再生能源替代传统的化石能源。太阳能由于具有分布广、资源数量多、无污染、清洁安全以及获取方便等突出优点，被认为是最有希望的可再生能源之一。太阳能电池直接把太阳光能转化成电能，是利用太阳能切实可行的有效方法。然而，目前商品化的太阳能电池还局限于硅基等无机太阳能电池，由于它们的价格过于昂贵，超出了目前人们的承受能力，因此大大限制了它们的广泛使用。为了降低太阳能电池成本以拓展其应用范围，长期以来，人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。

相对于无机太阳能电池的无机半导体材料来源有限、价格昂贵、有毒、制备工艺复杂、成本太高等缺点，有机太阳能电池作为一种新型的太阳能电池，其具有材料来源广泛、结构多样性和可调控性、成本低廉、安全环保、制作工艺简单、产品重量轻、可大面积柔性制备等优点，可以广泛应用于建筑、照明和发电等多种领域，具有重要的发展和应用前景。然而，到目前为止，有机太阳能电池的光电转换效率远远低于无机太阳能电池，其中一个主要制约因素是有机半导体器件的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配。因此，开发新型的半导体材料对提高有机太阳能电池的光电转换效率具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种含噻吩和吡咯并吡咯二酮单元的芴类共聚物，其吸收光谱边缘可至红光区及近红外区，能够更好地匹配太阳光的发射光谱，提高太阳光的利用率。

本发明进一步要解决的技术问题在于，还提供一种条件温和、易于控制的含噻吩和吡咯并吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法。

本发明进一步要解决的技术问题在于，还提供一种含噻吩和吡咯并吡咯二酮单元的芴类共聚物在制备有机太阳能电池器件、有机场效应晶体管、有机电致发光器件、有机光存储器件、有机非线性材料和有机激光器件中的应用。

为达成上述上述目的，依据本发明，提供一种含噻吩和吡咯并吡咯二酮单元的芴类共聚物，为以下通式的化合物：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀相同或不相同地表示为H或C₁～C₂₀的烷基，x和y满足：x+y＝1，x＞0，y＞0，n为1～200的整数。其中，n优选为10～100的整数。

在本发明所述的含噻吩和吡咯并吡咯二酮单元的芴类共聚物中，优选地，所述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀相同或不相同地表示为H或C₁～C₈的烷基。

为达成上述目的，依据本发明，还提供一种含噻吩和吡咯并吡咯二酮单元的芴类共聚物的制备方法：以芴类化合物、噻吩类化合物的二溴产物、吡咯并吡咯二酮类化合物的二溴产物为单体原料，与催化剂和碱溶液加入到有机溶剂中，在惰性气体保护下于65～120℃进行铃木反应24～72h，得到上述的含噻吩和吡咯并吡咯二酮单元的芴类共聚物，

所述芴类化合物为表示的化合物，所述噻吩类化合物的二溴产物为表示的化合物，所述吡咯并吡咯二酮类化合物的二溴产物为表示的化合物，其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀相同或不相同地表示为H或C₁～C₂₀的烷基，