專利名稱：基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半導(dǎo)體共軛聚合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種可溶液處理的有機半導(dǎo)體材料，具體是一種基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半導(dǎo)體共軛聚合物及其制備和用途。
背景技術(shù)：
近年來，共軛聚合物在有機光伏(OPV)電池和有機薄膜晶體管(OTFT)中的應(yīng)用研究越來越引起人們的 重視，與傳統(tǒng)的無機材料相比，聚合物為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體材料具有重量輕，成本低，柔韌性好以及容易通過溶液加工、旋涂成膜等無可比擬的優(yōu)點，這些使得聚合物為基礎(chǔ)的OPV和OTFT在能源、組合電路、傳感器以及柔性顯示等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。到目前為止，有機光電材料為基礎(chǔ)的器件獲得了優(yōu)異的性能，但是對于無機材料為基礎(chǔ)的器件來說還是相當?shù)?，且性能不夠穩(wěn)定。共軛聚合物是有機光電器件的材料基礎(chǔ)，因此設(shè)計和合成綜合性能優(yōu)良的新型共軛聚合物材料對提高太陽能電池綜合性能和能量轉(zhuǎn)化效率具有非常重要的意義，設(shè)計和合成新的共軛聚合物材料，拓寬高性能半導(dǎo)體共軛聚合物材料的種類就顯得尤為重要。苯并二噻吩單元大的平面共軛結(jié)構(gòu)有利于有效的堆積，最近幾年，苯并二噻吩在合成給體-受體共軛聚合物上引起了廣泛的注意，(參見文獻:Zou Y, Najari A, Berrouand P, Beaupre S，Aich B, TaoY, Leclerc M.A Thieno[3, 4-c]pyrrole-4, 6-dione-Based Copolymer for EfficientSolar Cells, J Am Chem Soc, 132，5330-5331，2010; Piliego C, Holcombe T,Douglas J, Woo C, Beaujuge P, Frechet J.Synthetic Control of StructuralOrder in N-Alkylthieno[3, 4-c]pyrrole-4, 6-dione-Based Polymers for EfficientSolar Cells.J Am Chem Soc, 132，2010, 7595-7597.)。交替的苯并二噻吩與噻吩聚合物PBDTDT顯示了高的遷移率，達到0.25 cm2.V—1, s—1，而且與聚三烷基噻吩聚合物P3HT相比穩(wěn)定性加強了。(參見文獻:Pan H, Li Y, Wu Y, Liu P, Ong BS, Zhu S，Xu G.Low-temperature, solution-processed, high-mobility polymer semiconductors forthin-film transistors.J.Am.Chem.Soc.2007, 129, 4112-4113.)。同樣，苯并三噻吩(參見文獻:BC Schroeder, CB Nielsen, YJ Kim, J Smith, Z Huang, J Durrant,SE Watkins, K Song, TD Anthopoulos, I McCulloch.Benzotrithiophene co-polymerswith high charge carrier mobilities in field-effect transistors.Chem Mater2011，23，4025-4031。)及其衍生物也具有好的共軛結(jié)構(gòu)，苯并三噻吩骨架延伸的共軛結(jié)構(gòu)有利于促進分子間的堆積，相對于苯并二噻吩，基于苯并三噻吩的聚合物到目前為止研究的相對較少。將這兩種單元結(jié)合起來，合成新的共軛聚合物還沒見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是結(jié)合苯并二噻吩和苯并三噻吩這兩種單元的優(yōu)點，提供一種可溶性的基于這兩種單元的半導(dǎo)體共軛聚合物及其制備和用途。本發(fā)明的半導(dǎo)體共軛聚合物具有新穎的剛性平面的大H共軛的可溶的苯并二噻吩和苯并三噻吩單元和柔性促溶的烷基鏈，是可溶液加工的共軛聚合物。本發(fā)明分子設(shè)計合理，聚合物具有好的分子排列，有望得到高的載流子遷移率并應(yīng)用于有機光電領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:第一方面，本發(fā)明涉及一種可溶性苯并二噻吩和苯并三噻吩全共軛聚合物，其結(jié)
構(gòu)式為:
權(quán)利要求
1.一種基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半導(dǎo)體共軛聚合物，其特征在于，所述聚合物的結(jié)構(gòu)式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半導(dǎo)體共軛聚合物，其特征在于:所述的烷烴鏈可選擇C8-C16的直鏈或者C8-C2tl的支鏈烷烴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半導(dǎo)體共軛聚合物的制備方法，其特征在于:以苯并[1，2-b:4, 5-b’ ] 二噻吩雙錫單體，苯并[2，l-b:3，4-b’:5，6-c’’ ]三噻吩雙溴單體為原料，采用Stille反應(yīng)得到所述的半導(dǎo)體共軛聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半導(dǎo)體共軛聚合物的制備方法，其特征在于，所述的獲得共軛聚合物的反應(yīng)是在以三(二亞芐基丙酮)二鈀為催化齊U，三(鄰甲基苯基)磷為配體的體系下的聚合完成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半導(dǎo)體共軛聚合物的制備方法，其特征在于，所述的共聚反應(yīng)的溫度為80-130°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半導(dǎo)體共軛聚合物的制備方法，其特征在于，所述的共聚反應(yīng)時間為8-72小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于苯并二噻吩和苯并三噻吩的半導(dǎo)體共軛聚合物及其制備方法。該共軛聚合物結(jié)構(gòu)式為其中，R1為C8-C20烷烴鏈；R2為C7-C19烷烴鏈，n≥1。該制備方法為以苯并二噻吩雙錫單體，苯并三噻吩雙溴單體在Stille反應(yīng)條件下共聚反應(yīng)，得到全共軛聚合物。本發(fā)明是結(jié)合苯并二噻吩和苯并三噻吩這兩種單元的優(yōu)點，提供一種可溶性的基于這兩種單元的半導(dǎo)體共軛聚合物，本發(fā)明的半導(dǎo)體共軛聚合物具有新穎的剛性平面的大π共軛的可溶的苯并二噻吩和苯并三噻吩單元和柔性促溶的烷基鏈，是可溶液加工的共軛聚合物。本發(fā)明分子設(shè)計合理，聚合物具有好的分子排列，有望得到高的載流子遷移率并應(yīng)用于有機光電領(lǐng)域。
文檔編號C08G61/12GK103172837SQ20131006997
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者張國兵, 李朋, 肖旭, 馬敬軒, 呂國強 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)