[发明专利]含二噻吩并噻吩和噻吩吡咯二酮单元有机半导体材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机半导体材料，更具体的涉及一种含二噻吩并噻吩和噻吩吡咯二酮单元的有机半导体材料。

本发明还涉及一种含二噻吩并噻吩和噻吩吡咯二酮单元的有机半导体材料的制备方法及其应用。

背景技术

当今世界经济主要是建立在以化石能源，如煤炭、石油和天然气等基础之上的经济。然而，这些不可再生的化石能源都在不断的枯竭。进入21世纪以来，全球性的能源问题以及随之而来的环境污染和气候变暖等问题日益凸现和逐渐加剧。由于太阳能具有分布普遍和广阔，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，但它们的价格过于昂贵，超出了目前人们普遍可以接受的程度，这大大限制了它们的使用范围。为了降低电池成本，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。

有机太阳能电池是一种新型的太阳能电池，相对于无机聚合物来源有限，价格昂贵，有毒，制备工艺复杂，成本太高等而言，它具有无机太阳能电池无法比拟的一些优点，如材料来源广泛，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等，可以广泛应用在建筑、照明和发电等多种领域，具有重要的发展和应用前景。因此，国内外众多的研究机构和企业等都给予了相当的关注和投入。然而，到目前为止，有机太阳能电池的光电转换效率比无机太阳能电池还是要低很多。因此，开发新型的有机聚合物对于提高有机太阳能电池的效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含二噻吩并噻吩和噻吩吡咯二酮单元的有机半导体材料。

本发明所述的一种含二噻吩并噻吩和噻吩吡咯二酮单元的有机半导体材料，具有以下通式(I)：

式中：R₁、R₂、R₃为C₁-C₂₀的烷基；n的取值范围为大于1小于等于100的整数，优选n的取值范围为大于等于20小于等于80的整数。

上述含二噻吩并噻吩和噻吩吡咯二酮单元的有机半导体材料的制备方案，其包括如下步骤：

步骤S1：无氧环境中，将二噻吩并噻吩类化合物(A₁)和正丁基锂(n-BuLi)在-100℃～-25℃下以摩尔比1∶2～1∶4加入至第一溶剂中反应0.5～5小时，然后加入三甲基氯化锡(Me₃SnCl，其用量为二噻吩并噻吩类化合物摩尔量的2～4倍)，继续反应24～48小时，得到产物，即(3，5-二烷基二噻吩并[3，2-b；2’，3’-d]噻吩-2，6-二基)双(三甲基锡)(B₁)；其中，第一溶剂为四氢呋喃、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或乙酸乙酯中的至少一种，R₁、R₂相同或不相同地为C₁-C₂₀的烷基；其反应式如下：

步骤S2：将5-烷基噻吩[3，4-c]-吡咯-4，6-二酮(A₂)和1，3-二溴-5-烷基噻吩[3，4-c]-吡咯-4，6-二酮(NBS，下同)在10℃～30℃下以摩尔比1∶2～1∶4加入至第二溶剂中，反应12～48小时，得到产物，即1，3-二溴-5-烷基噻吩[3，4-c]-吡咯-4，6-二酮；其中，第二溶剂为硫酸与三氟乙酸的混合溶剂，R₃为C₁-C₂₀的烷基；其反应式如下：