[发明专利]基于喹喔啉衍生物的稠环单元、含该单元的小分子、聚合物及制备方法与应用

说明书

本发明公开了基于喹喔啉衍生物的稠环单元、含该单元的小分子、聚合物及它们的制备方法与应用。本发明以喹喔啉衍生物为基础，构建了一类具有大稠环结构的新型芳香单元；并以基于喹喔啉衍生物的稠环单元构建了一系列小分子和共聚物，制备的小分子和聚合物具有宽光谱范围的吸收和高的载流子迁移率。基于此类基于喹喔啉衍生物的稠环单元的小分子和聚合物可作为活性层，应用在有机/聚合物光电探测器和有机/聚合物太阳电池等有机/聚合物电子器件中。

技术领域

本发明属于高分子光电材料技术领域，具体涉及到基于喹喔啉衍生物的稠环单元、含该单元的小分子、聚合物及制备方法与应用。

背景技术

随着全球对于能源需求的逐年增加，石油、煤炭等传统能源的日益枯竭，以及对保护地球生态环境的需要，全世界越来越多的科学家将研究集中在氢气、太阳能等取之不尽用之不竭的可再生清洁能源。

已经成熟的无机硅、砷化镓、磷化铟等基于无机材料的光伏器件已经在市场上占有主导地位，然而由于其对材料纯度的要求高，加工过程中会产生高能耗及污染等问题，且其价格非常昂贵，因此在追求低成本和绿色环保的今天，其大规模应用受到了限制。

有机光电器件作为一种新型薄膜光伏电池技术，具有全固态、光伏材料性质可调范围宽、可实现半透明、柔性电池、具有大面积低成本制备潜力等突出优点。有机材料的光伏性能可调范围宽，可利用化学手段对材料的能级、载流子迀移率以及吸收等性能进行有效的调控。有机/聚合物光伏器件可采用打印、印刷等方法进行加工，可借鉴传统塑料的加工工艺，通过卷对卷滚动加工流程制造大面积、柔性的薄膜光伏器件，该生产工艺能够有效降低光伏电池的制造成本。有机光电器件几乎不受环境和场地限制，在许多场合可将光能转换为电能，同时与无机半导体光伏器件有非常强的互补性，无疑具有巨大的商业开发价值和市场竞争力。因此有机光电器件的研究引起了广泛关注，以有机光电器件为核心的科学研究已经成为一个世界范围内竞争激烈的材料科学前沿研究领域。

在众多光电材料中，含喹喔啉及其衍生物的光电材料在有机电致发光、有机太阳电池、化学和生物传感器以及有机场效应晶体管等材料中已经得到了广泛的应用。与喹喔啉及其衍生物相比，将喹喔啉及其衍生物稠环化之后其具有两个喹喔啉相连的结构，因此它具有喹喔啉及其衍生物基本优点的同时，还具有更大的刚性平面、更强的缺电子性。此外，喹喔啉及其衍生物稠环化后还具有一些特殊性能。本发明设计合成了一系列含喹喔啉衍生物的稠环单元，并将其用于有机光电器件中，展现出了良好的载流子迀移率与器件效率。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一类基于喹喔啉衍生物的稠环单元及含其的小分子、聚合物。基于喹喔啉衍生物的稠环单元具有较大共轭平面和强吸电性，

本发明另一目的在于提供含上述基于喹喔啉衍生物的稠环单元的小分子；基于该单体的小分子和聚合物具有较窄的带隙和较宽的吸收光谱，且光谱容易通过结构进行调节；同时该类小分子和聚合物还具有较高的载流子迁移率，有利于提高聚合物的外量子效率。

本发明的再一目的在于提供含上述基于喹喔啉衍生物的稠环单元的聚合物。

本发明的再一目的在于提供上述基于喹喔啉衍生物的稠环单元的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述含基于喹喔啉衍生物的稠环单元的小分子的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述含基于喹喔啉衍生物的稠环单元的聚合物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述含基于喹喔啉衍生物的稠环单元的小分子、聚合物在有机/聚合物电子器件中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于喹喔啉衍生物的稠环单元，化学结构式为以下通式：

其中，X、Y各自为O、S、Se中的一种；