专利名称：含咔唑卟啉-吡咯并吡咯共聚物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种共聚物，更具体的涉及一种可以作为半导体材料的含咔唑卟啉-吡咯并吡咯共聚物。本发明还涉及含咔唑卟啉-吡咯并吡咯共聚物的制备方法及其应用。
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。目前用于地面的硅晶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。有机半导体材料以其原料易得、廉价、制备工艺简单、环境稳定性好、有良好的光伏效应等优点备受关注。 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C6tl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，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多。限制性能提高的主要制约因素有有机半导体材料的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，有机半导体相对较低的载流子迁移率以及较低的载流子的电极收集效率等。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。卟啉分子是在卟吩环上连有取代基的一类大环化合物的总称，吓吩是由四个吡咯环和四个次甲基桥联起来的单双键交替的平面结构大环离域η电子共轭体系。它们电荷转移和能量转移反应的量子效率较高，具有良好的电子缓冲性和光电磁性，良好的刚柔性和较好热稳定性和环境稳定性。因此，卟啉类有机半导体材料是一类很有前途的材料，其在光伏领域的应用已得到广泛研究。咔唑是一类良好的空穴传输材料一方面，由于P-Ji共轭效应，咔唑上的N原子将未共用电子供给双键，使双键富电子；另一方面，亲电的N原子又通过诱导效应吸收双键上的电子，其中共轭效应大于诱导效应，因此咔唑具有很强的空穴传输能力，这就使其在有机半导体材料方面有很大的潜在应用价值。3，6_ 二苯基吡咯并[3，4_c]吡咯_1，4_ 二取代二酮(DPP)的结构式及其编号如下
权利要求
1.ー种含咔唑卟啉-吡咯并吡咯共聚物，其特征在干，具有以下结构式(I)
2.一种含咔唑卟啉-吡咯并吡咯共聚物的制备方法，其特征在干，所述制备方法包括 如下步骤提供结构式(A)的5，15-ニ溴-10，20-烷基咔唑卟啉和结构式⑶的(4，4，5，5-四甲 基-1，3，2- ニ杂氧戊硼烷)取代的3，6- ニ对溴苯吡咯并吡咯ニ酮
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述结构式(A)的5，15-二溴-10， 20-烷基咔唑卟啉制备步骤在第二催化剂、氧化剂、第二溶剂条件下，将结构式为(D1)的第一咔唑衍生物、结构式为(D2)的第二咔唑衍生物、结构式为(D3)的二吡咯甲烷溶于第二有机溶剂中，于第二催化剂和20-100°C温度条件下，反应I-M小时，得到结构式为(D4)的10，20-烷基咔唑卟啉；其中，第一咔唑衍生物、第二咔唑衍生物、二吡咯甲烷的摩尔用量比为a b c=l 0. 1 100 0. 1 100，a = b+c,且a彡b > 0 ；所述第二催化剂为丙酸、三氟乙酸；所述氧化剂为二氯二氰基苯醌，所述第二有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷等；反应式如下
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述溴化剂为N-溴代丁二酰亚胺的四氢呋喃溶液、N-溴代丁二酰亚胺的氯仿溶液、N-溴代丁二酰亚胺的二甲基酰胺溶液或 N-溴代丁二酰亚胺的邻二氯苯溶液中的一种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还包括结构式(B)的(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二杂氧戊硼烷)取代的3，6-二对溴苯吡咯并吡咯二酮的制备步骤将结构式为(E1)的3，6-二对溴苯吡咯并吡咯二酮与K2CO3加入到二甲基酰胺中，加热至100-140°C后，用注射器分批加入溴烷，保持在100-140°C下反应1244h，然后冷却至室温，倒入水中，反应0.5- 后处理得到结构式为(E2)的烷基取代的3，6_ 二对溴苯吡咯并吡咯二酮；反应式如下
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，Suzuki耦合反应中，所述第一催化剂的摩尔用量为G，4，5，5-四甲基-1，3，2-二杂氧戊硼烷)取代的3，6_ 二对溴苯吡咯并口比咯二酮的摩尔用量的0.05%-20% ；所述5，15-二溴-10，20-烷基咔唑卟啉与(4，4，5， 5-四甲基-1，3，2- 二杂氧戊硼烷)取代的3，6- 二对溴苯吡咯并吡咯二酮的用量摩尔比为 1 2 2 1 ；反应温度为50-120°C，反应时间为12 72小时。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一催化剂为有机钯或有机钯与有机磷配体的混合物；所述有机钯和有机膦配体的混摩尔比为1 2-20;所述有机钯为 Pd2 (dba) 3、Pd (PPh3) 4、Pd (OAc) 2 或 Pd (PPh3) 2C12 ；所述有机磷配体为P(O-Tol)3或/和三环己基膦；所述第一有机溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、二氧六环、二甲基酰胺、乙二醇二甲醚、二甲基亚砜、苯或甲苯中的至少一种。
8.一种有机太阳能电池器件，包括衬底，沉积在衬底一个表面上的、作为阳极的导电层，涂覆在导电层表面、起修饰作用的聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)层， 涂覆在聚(3，4_亚乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸)层表面的活性层，以及设置在活性层表面、作为阴极的金属铝层，其特征在于，所述活性层的材质为混合物，包括以[6，6]苯基-C61- 丁酸甲酯为材质的电子受体材料和以含咔唑卟啉-吡咯并吡咯共聚物为材质的电子给体材料，该共聚物具有如下结构式(I)
9. 一种有机电致发光器件，包括衬底，沉积在衬底的一个表面上的、作为阳极的导电层，涂覆在导电层上的发光层，涂覆在发光层上的以LiF为材质的缓冲层，以及设置在缓冲层上的、作为阴极的金属铝层，其特征在于，所述发光层以含咔唑卟啉-吡咯并吡咯共聚物为材质，该共聚物具有如下结构式(I)
10. 一种有机场效应晶体管器件，包括掺杂硅片，SiO2绝缘层，用于修饰SiA的十八烷基三氯硅烷层，涂覆在十八烷基三氯硅烷层上的有机半导体层，间隔设置在有机半导体层上的源电极和漏电极，其特征在于，所述有机半导体层以含咔唑卟啉-吡咯并吡咯共聚物为材质，该共聚物具有如下结构式(I)
全文摘要
本发明属于光电子材料领域，其公开了一种含咔唑卟啉-吡咯并吡咯共聚物及其制备方法和应用；该共聚物具有结构式(I)；n为1-100间的整数，R1，R2，R3，R4氢或C1-C32的烷基、苯基、C1-C32的烷基苯或烷氧基苯。本发明提供的一种咔唑卟啉-噻吩并噻二唑共聚物，在2、5位上引入增加可溶性的基团，例如烷基，来提高材料的可溶性和成膜性，并且通过改变3、6位的取代基来调控吡咯并吡咯二酮的吸光范围，来扩大它们在有机太阳能电池等领域的应用范围；同时，通过引入长链烷基，来提高材料的溶解性能。
文档编号H01L51/46GK102344549SQ20101024188
公开日2012年2月8日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者刘贻锦, 周明杰, 黄杰 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司