[发明专利]含苯唑并二噻吩-萘四羧酸二酰亚胺共轭聚合物及其制备方法和应用

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、制备及其应用，更具体地说，涉及一种含环戊二烯二噻吩-萘四羧酸二酰亚胺共轭聚合物、制备方法及其应用。

背景技术

利用廉价材料制备低成本、高效能的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。目前用于地面的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。聚合物太阳能电池因其具有原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备等优点而备受关注，如果能够将其能量转化效率提高到接近商品硅太阳能电池的水平，其市场前景将是非常巨大的。

自1992年N.S.Sariciftci等在SCIENCE(N.S Sariciftci，L.Smilowitz，A.J.Heeger，et al.Science，1992，258，1474)上报道共轭聚合物与C₆₀之间的光诱导电子转移现象后，人们在聚合物太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展。目前，聚合物太阳能电池的研究主要集中于给体、受体共混体系，采用PTB7与PC₇₁BM共混体系的能量转化效率已经达到7.4％(Y.Lianget al.，Adv.Mater.；DOI：10.1002/adma.200903528)，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多，限制聚合物太阳能电池光电转换效率提高的主要制约因素有：有机半导体器件相对较低的载流子迁移率、器件的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配、高光子通量的红光区没有被有效利用等。为了使聚合物太阳能电池得到实际的应用，开发新型的材料，大幅度提高其能量转换效率仍是这一研究领域的首要任务。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种含苯唑并二噻吩-萘四羧酸二酰亚胺共轭聚合物，其具有较高的载流子迁移率、较高的摩尔吸光系数和宽的光吸收范围，提高了与太阳光发射光谱的匹配度，可以提高光电转换效率。

本发明进一步要解决的技术问题在于，还提供一种合成路线简单、工艺要求低的含苯唑并二噻吩-萘四羧酸二酰亚胺共轭聚合物的制备方法。

本发明进一步要解决的技术问题在于，还提供一种含苯唑并二噻吩-萘四羧酸二酰亚胺共轭聚合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。

为了达成上述目的，依据本发明，提供一种含苯唑并二噻吩-萘四羧酸二酰亚胺共轭聚合物，其特征在于，为以下通式的化合物：

其中，R₁、R₂为C₁～C₂₀的烷基，R₃为C₁～C₂₀的烷基或所示取代苯基，R₄、R₅、R₆相同或不同地表示为氢、C₁～C₂₀的烷基或烷氧基，1≤x＜2，0＜y≤1，x+y＝2，n为1～120的整数。

为了达成上述目的，依据本发明，还提供一种含苯唑并二噻吩-萘四羧酸二酰亚胺共轭聚合物的制备方法，以2，7-双三甲基锡-苯唑[2，1-b：3，4-b′]二噻吩、2，7-二溴-苯唑[2，1-b：3，4-b′]二噻吩和N，N’-二取代-2，6-二溴-1，4，5，8-萘四羧酸二酰亚胺为原料，将上述原料按照m∶p∶q的摩尔比与催化剂加入到有机溶剂中，在无氧环境下于60～130℃进行施蒂勒(Stille)反应24～72h，得到上述含苯唑并二噻吩-萘四羧酸二酰亚胺共轭聚合物，所述2，7-双三甲基锡-苯唑[2，1-b：3，4-b′]二噻吩的通式为所述2，7-二溴-苯唑[2，1-b：3，4-b′]二噻吩的通式为所述N，N’-二取代-2，6-二溴-1，4，5，8-萘四羧酸二酰亚胺的通式为

其中，m+p+q＝2，m＝p+q，0≤p＜1，R₁、R₂为C₁～C₂₀的烷基，R₃为C₁～C₂₀的烷基或所示取代苯基，R₄、R₅、R₆相同或不同地表示为氢、C₁～C₂₀的烷基或烷氧基。