[发明专利]功能化修饰树形共轭化合物、墨水、薄膜及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机共轭半导体材料，特别是涉及一种功能化修饰树形共轭化合物、基于所述化合物的墨水、薄膜及其制备方法与应用，属于有机光电半导体材料与应用领域。

背景技术

有机半导体材料具有原料易得，成本低廉，光电性能可以通过分子设计剪裁调控，质轻，可与柔性基底兼容，易于大面积加工制备成膜等特点，有着更为广阔的市场前景。

有机半导体材料主要分为共轭聚合物材料和共轭有机小分子材料两类。共轭聚合物材料具有分子量大，成膜性好，易于大面积大规模溶液法加工等优势，但由于其分子量分布的多分散性，封端基团的污染，导致聚合物半导体材料批次之间性能会存在差异，因而影响了材料在器件应用上的可重复性。共轭有机小分子材料具有分子结构单一确定，材料纯度高，可重复性好等优点，但其分子量低，结晶能力强，成膜性差，容易形成尺寸较大的相分离，不利于电荷的有效分离与传输。

树形共轭化合物兼具聚合物材料分子量大以及共轭有机小分子材料结构单一确定的优点，具有良好的可加工性和优异的器件可重复性，是区分于共轭聚合物和共轭有机小分子半导体材料的一类新型材料体系。树形共轭化合物具有可修饰位点多的特点，可以在其内核、外围以及接枝位置进行定向功能化修饰，调控材料的物理化学性能，拓展丰富材料的性能(Chem.Rev.,2009,109,1141–1276)。树形共轭化合物已经在有机发光二极管，有机场效应晶体管，集光器件，传感材料等有机电子器件方面有了一定的应用(J.Phys.Chem.Lett.2014,5,2340-2350；Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,4070–4098；Adv.Mater.,2005,17,2281–2305)。基于全噻吩树形共轭寡聚噻吩则可用于制备有机薄膜太阳能电池(Adv.Funct.Mater.2008,18,3323–3331)，然而现有树形共轭噻吩化合物对太阳光谱的采集能力低，无法全面利用太阳光谱。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种功能化修饰树形共轭化合物，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的在于提供制备所述树枝形共轭化合物的方法，及其所述树枝形共轭化合物于制备墨水、薄膜等的用途。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明一实施例提供了一种树枝形共轭化合物，其具有式(I)或(II)所示的结构：

其中，B为支化共轭链接单元，其选自由五元或六元芳香单元形成的、具有支化结构的单元；

Core为内核功能修饰单元；

FG为末端功能修饰单元；

m为所述支化共轭链接单元B的支化度，并选自2或3；

n为所述树枝形共轭化合物的分子中重复单元迭代次数，并选自1，2，3或4。

优选的，所述内核功能修饰单元Core包括下式(III-1)～(III-22)中任一者所示的结构：

其中，R₁包括氢原子、取代或未取代的C1～C20的烷基或C1～C20的杂烷基；

X₁包括S或O，X₂包括O，S，C，N，Si或Se及其附属的C1～C20的烷基或C1～C20的杂烷基，X₃包括C或Si。

优选的，所述末端功能修饰单元FG包括氢原子，以及下式(FG-1)～(FG-10)中任一者所示的结构：

优选的，所述支化共轭链接单元B包括下式(IV-1)，(IV-2)中任一者所示的结构：

其中，Y包括噻吩单元，D包括噻吩环、苯环、由2～5个五元或六元芳香单元形成的稠环单元或由2～4个五元或六元芳香单元形成的共轭短链单元。

在本发明的一些实施例中还提供了合成前述树枝形共轭化合物的方法，其包括：采用金属催化缩合反应制备所述树枝形共轭化合物，其中所述金属催化缩合反应为Suzuki缩合和/或stille缩合。

在本发明的一些实施例中还提供了一种墨水，它包含：

前述的树枝形共轭化合物；

以及，至少一种溶剂，用以与所述墨水中的其余组分配合形成稳定的均匀液相分散体系。