[发明专利]一种二芳基芴类多孔有机光电半导体材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，特别涉及一种可溶剂加工的二芳基芴类多孔有机光电半导体材料，以及该材料的制备方法及应用。

背景技术

自1987年美国柯达公司Tang 研究小组[Tang, C. W.; Van Slyke, S. A. Appl. Phys. Lett. 1987, 51, 913.]和1990年英国剑桥大学[Burroughes, J. H.; Bradley, D. D. C.; Brown, A. B.; Marks, R. N.; Mackay, K.; Friend, R. H.; Burn, P. L.; Holmes, A. B. Nature 1990, 347, 539.]分别发表了以有机和聚合物荧光材料制成薄膜型有机电致发光器件(Organic Light-emitting Diodes)和聚合物发光二极管（Polymeric Light-emitting Diodes）以来，有机平板显示成为继液晶显示之后的又一代市场化的显示产品。与此同时其他有机电子和光电子产业，包括有机场效应管、有机太阳能电池、非线性光学、生物传感和激光等领域以及非线性光学材料也正走向市场化。有机和塑料电子产品的优点在于材料制备成本低、工艺简单、具有通用高分子的柔韧性和可塑性。因此，开发具有实用性的市场潜力新型有机光电信息材料吸引了许多国内外大学不同学科的科学家以及研究机构和公司的关注和投入。到目前为止，开发新型高度稳定的载流子传输材料和发光材料成为提高有机电子、光子、电光以及光电器件效率和寿命关键因素。

近年来有机多孔聚合物材料越来越受大家的关注，这是由于多孔材料具有其他材料不具有的特点，例如，比表面积大，介电常数低，导电率低和光电化学性能特殊等，使得多孔材料在气体吸附、化学分离、多相催化和传感方面具有良好的应用前景。如何制备性能优良的有机多孔材料是科学家迫切关心的事情。制备孔材料的化学方法主要是通过具有多反应点单体的耦合或者交联反应，但是这些方法普遍存在着以下问题：材料溶解性很差，难以对材料进行溶液加工；材料的稳定性比较差；材料中有重金属离子残留；制备工艺复杂，实现大规模制备难度大等。

鉴于以上光电材料和多孔材料目前存在的问题，本文提出了一种可以大规模制备有机多孔材料的方法。这种多孔材料不仅具有大的比表面积而且还能良好的分散在常见的有机溶剂里，从而实现对多孔材料的溶液加工。此外，这种材料具有非常好的热稳定性，电化学稳定性和光谱稳定性。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种二芳基芴类多孔有机光电半导体材料，以及该材料的制备方法及应用。

本发明的技术方案：一种二芳基芴类多孔有机光电半导体材料，以寡聚叔醇和富电子芳烃经傅-克交联反应得到，其化学式具有如下的通式：

式中：x和y为自然数，两者的代数和大于等于2，Ar为富电子结构不少于两个反应点的芳烃，Ar另外两个共价键连接芴的九位或者氢原子，Ar为以下结构中的一种：

式中：R₁，R₂和R₃为分别为氢或具有1至22个碳原子的直链、支链或环状烷基链；R₁，R₂和R₃可以相同也可以不同。

其中，作为优选，取x和y分别为2和1，Ar为三苯胺，所述二芳基芴类多孔有机光电半导体聚合物为P（TFTPN），结构式为：

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其中，作为优选，取x和y分别为2和1，Ar为N-乙基咔唑，所述二芳基芴类多孔有机光电半导体聚合物为P（TFECz），结构式为：

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一种二芳基芴类多孔有机光电半导体材料的制备方法，制备步骤如下：

（1）取寡聚叔醇和不少于两个反应点的芳烃，加入到干燥的圆底烧瓶中，寡聚叔醇和芳烃的物质的量比为1：0.4 - 2.5；

（2）用二氯甲烷溶解步骤（1）中圆底烧瓶内的物质，寡聚叔醇的初始浓度为0.0005 ~ 0.05 mol/L；

（3）向步骤（2）中的二氯甲烷溶液中加入三氟化硼乙醚，在室温下磁力搅拌5小时，寡聚叔醇和三氟化硼乙醚的物质的量比为1：1 ~ 20；

（4）反应结束后加入蒸馏水猝灭反应，反应液用二氯甲烷萃取，有机相用旋转蒸发仪除掉液体后得到颗粒状固体，步骤2中二氯甲烷用量与蒸馏水的用量体积比为1：0.2 ~ 10；