[发明专利]N,N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机半导体材料领域，尤其涉及一种N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯聚合的N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物。本发明还涉及该N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物的制备和应用。

背景技术

能源问题是世界各国十分关注的重大问题。太阳能是未来人类最理想的替代能源，将太阳能转换为电能的太阳能电池也是研究的热点。近年来兴起的共轭聚合物薄膜太阳能电池具有成本低、重量轻、制作工艺简单、可制备成柔性器件等突出优点。此外，有机材料种类繁多、可设计性强，有希望通过材料的设计和优化来提高太阳能电池的性能。

近来，含吡咯并吡咯二酮(DPP)单元的给受体体系小分子、共轭聚合物，如基于DPP的聚合物/PCBM和基于DPP的小分子太阳能电池频见报道。但是，这类有机半导体太阳能电池具有相对较低的载流子迁移率，且光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，使得高光子通量的红光区没有被有效利用，导致载流子的电极收集效率低等；因此，使得这类有机半导体太阳能电池的能量转换率也低，如，DPP的聚合物/PCBM和基于DPP的小分子太阳能电池的能量转换效率分别为4.7％和4.4％。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能量转换率较高的N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物。

一种N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物，具有下述结构式(I)：

式中，R₁为C₁～C₂₀的烷基，R₂为C₁～C₂₀的烷基；n为10～100的整数。

本发明的另一目的在于提供上述N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物的制备方法，其步骤：

S1、将结构式为的化合物C、结构式为合物D、冰醋酸和盐酸分别加入第一反应器中，充分混溶后，加热回流12～48小时，停止反应并冷却至室温，得到结构式为的化合物E；

S2、惰性氛围下，将碳酸钾、N，N-二甲基甲酰胺、溴代烷烃以及步骤S1制得的所述化合物E分别加入到第二反应器中，充分溶解后，在90～110℃下搅拌反应12～36小时，停止反应并冷却至室温，得到结构式为的化合物A；

S3、将步骤S2制得的所述化合物A与结构式为的化合物B按照摩尔比为1∶1～1.2的比例加入含有催化剂的有机溶剂中，并于80～120℃下进行Heck耦合反应24～96h，制得具有下述结构式(I)的所述N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物：

上述结构式中，R₁为C₁～C₂₀的烷基，R₂为C₁～C₂₀的烷基；n为10～100的整数。

所述N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物的制备方法，还包括步骤：

S4、对步骤S3制得的所述N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物进行纯化处理。

N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物的制备方法的步骤S3中：

催化剂选自四三苯基膦钯或双三苯基磷二氯化钯，且催化剂的摩尔量为化合物A的摩尔量1∶20～1∶100。所述催化剂也可以为醋酸钯与三邻甲苯基膦的混合物，且该混合物中，醋酸钯的摩尔量为所述化合物A的1/80～1/120，三邻甲苯基膦的摩尔量为醋酸钯的摩尔量的3～6倍；

所述有机溶剂选自甲苯、氢呋喃或N，N-二甲基甲酰胺。

本发明的又一目的在于提供N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物在有机太阳能电池、有机电致发光器件或有机场效应晶体管中的应用。

本发明的N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物中，由于N对二乙烯苯结构单元具有优良的发光特性和光伏特性，N，N’-二取代异靛有效调节了共聚物的带隙、HOMO能级和LUMO能级，也就拓宽了该共聚物对光的吸收范围，从而提高了该共聚物对太阳光的利用率，即能量转换率得到较大提高。

附图说明

图1为本发明N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物的紫外-可见吸收光谱图；

图2为本发明N，N’-二取代异靛与对二乙烯苯共聚物的制备工艺流程图；

图3为实施例6的有机太阳能电池的结构示意图；

图4为实施例7的有机电致发光器件的结构示意图；

图5为实施例8的有机场效应晶体管的结构示意图。

具体实施方式