[发明专利]一种含羧基的有机光电材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于有机光电材料技术领域，公开了一种含羧基的有机光电材料及其制备方法和应用。本发明通过选择性的脱去有机聚合物光电材料中的酯基烷基，保留一部分烷基，所得聚合物材料同时具有羧酸基和亲油烷基基团，有利于提高分子间的氢键相互作用，降低材料中绝缘烷基的含量，提高材料的电荷迁移率，提高器件性能。

技术领域

本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一种含羧基的有机光电材料及其制备方法和应用。

背景技术

有机光电器件由于质轻、可柔性制备等优点受到研究者的广泛关注。其中，有机共轭小分子和聚合物光电材料通常包括有机电致发光活性材料，有机太阳能电池给体/受体材料，有机染料敏化电池材料，空穴/电子电荷传输材料等。在众多有机光电器件中，有机聚合物太阳能电池的研究是当前的热点之一。其中的光伏活性层采用固态的有机/聚合物半导体材料，其独特优势包括：(1)有机材料质量轻，柔韧性好；(2)有机材料可以经过多种物理、化学设计，开发空间大；(3)可以大面积制备柔性器件。有机光伏活性层材料包含电子给体材料和电子受体材料(富勒烯或非富勒烯衍生物)。常见的电子给体材料是具有共轭结构的小分子化合物或聚合物。与有机小分子给体材料相比，聚合物电子给体材料分子结构由于含有烷基链，烷基醚链和烷基酯链，因而具有良好的溶解性，便于溶液加工，有望未来实现喷墨打印，丝网印刷等卷对卷工艺大面积加工有机光伏器件。但在目前的研究报道中，活性层材料的溶剂多采用氯苯等剧毒试剂，不利于将来大面积产业化推广应用。

在有机聚合物光电材料的合成过程中，为了实现产物较高的聚合度和溶解性，通常在单体中引入较长的烷基链，比如醚键和酯键连接的直链(或枝链)辛基，从而获得高溶解度高分子量的聚合物。然而，大量的烷基链的引入会导致单位质量的导电聚合物内含有较高质量比例的烷基，这些烷基本身是绝缘的成分，在非完美晶态的有机光伏器件活性层薄膜中会导致材料的电荷迁移率降低，引起薄膜的微观导电不均匀性，类似之前文献的报道的PEDOT:PSS的导电不均匀性(Advanced Energy Materials 2017,7(6),1601499)。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种含羧基的有机光电材料。

本发明的另一目的在于提供上述含羧基的有机光电材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述含羧基的有机光电材料在有机光电子学器件中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种含羧基的有机光电材料，所述含羧基的有机光电材料具有式(1)或(2)所示的结构通式：

式中，R₁和R₃为碳原子数为1～12的烷基。

上述具有式(1)或(2)的含羧基的有机光电材料的制备方法，包括以下步骤：

将具有式(3)或(4)的聚合物溶于有机溶剂中，滴加饱和碱水溶液，在80℃～100℃温度下反应5～12h，反应产物经沉淀分离，得到具有式(1)或(2)的含羧基的有机光电材料，

式中，R₁，R₂，R₃和R₄为碳原子数为1～12的烷基。

上述制备方法中，所述的有机溶剂包括甲苯、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃、乙醇、二甲基亚砜中的至少一种。

上述制备方法中，所述的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种。

上述含羧基的有机光电材料在有机光电子学器件中的应用。所述的有机光电子学器件包括发光二极管、有机异质结电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化电池器件等。