[发明专利]含噻吩并噻二唑结构的有机光电分子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领域，具体涉及一种含噻吩并噻二唑结构的有机光电分子材料及其制备方法和应用。本发明采用噻吩并噻二唑为中心单元，噻吩类衍生物为连接单元，末端结构为2‑(2‑亚甲基‑3‑氧代‑2,3‑二氢‑1H‑茚‑1‑亚基)丙二腈或2‑亚甲基‑1H‑茚‑1,3(2H)‑二酮；因此具有良好的平面性，且可以形成良好的共轭，有利于分子轨道的离域，提高分子消光系数，以及促进电荷的分离与传输。所制备的有机光电分子吸收光谱范围超过1.1μm，有利于光谱的进一步拓展，且保留了高结晶度与高近红外消光系数的优点，易溶解于有机溶剂，可通过溶液法制备高质量的薄膜。对于开发宽光谱有机近红外光探测器的发展和应用具有重要意义。

技术领域

本发明属于有机光电材料领域，具体涉及一种含噻吩并噻二唑结构的有机光电分子材料及其制备方法和应用。

背景技术

相比于传统无机近红外光探测器，有机近红外光探测器因其可以通过简单廉价的溶液成膜技术在柔性基底上大面积制备，在技术难度、材料成本、应用场景上具有多重优势，将在图像传感、生物医学检测、光通信、环境监测、夜视、远程控制等方面对传统无机光探测器发起挑战。过去的二十多年里，基于近红外聚合物给体的有机近红外光探测器得到了较多关注，然而其近红外区光探测性能却并不理想。

近年来，基于近红外小分子受体材料的有机近红外光探测器显示出很大的优势。该类材料具有较好的结晶度，在近红外波段具有高消光系数，器件在近红外波段具有高外量子效率与比探测率(Adv.Mater.2020,32.1906027)。然而，目前发展出来的该类材料结构类型较为单一，多采用共轭或稠环噻吩单元为核心，两端采用受体单元封端的分子结构；其吸收光谱范围多在1.1μm以内，严重限制了有机近红外光探测器的应用场景。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有有机光电材料种类匮乏、以及吸收光谱相对较小的问题，本发明提供了一种含噻吩并噻二唑结构的有机光电分子材料及其制备方法和应用，该有机光电分子材料以噻吩并噻二唑为中心，噻吩类结构为连接，2-(2-亚甲基-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基)丙二腈或2-亚甲基-1H-茚-1,3(2H)-二酮为末端；溶于常规有机溶剂(如三氯甲烷、四氢呋喃、甲苯)，易于制备，并可通过溶液法制备高质量的薄膜以应用于有机光探测器。

一种含噻吩并噻二唑结构的有机光电分子材料，其结构通式如式I所示：

式I中，A采用氧或二氰基亚甲基；X和Y采用氢、氟、氯、溴或甲基，且X和Y不同；D为具有给电子能力的噻吩类共轭单元。

进一步的，所述给电子能力的噻吩类共轭单元D采用以下结构中的一种：

其中R₁采用C1-C20的烷基，R₂、R₃、R₄、R₅、R₆和R₇采用氢、C1-C20的烷基或C1-C20的烷氧基，且R₂、R₃、R₄、R₅、R₆和R₇可相同或不同。

上述含噻吩并噻二唑结构的有机光电分子材料，其制备方法，包括下述步骤：

步骤1、制备式VI所示化合物：将式VII所示化合物和式VIII所示化合物按投料摩尔比1:2～6完全溶于有机溶剂中，并加入催化剂于100～120℃，惰性氛围下反应12～72小时，即得。

所述催化剂为四(三苯基膦)钯、醋酸钯或二氯二(三苯基膦)钯；有机溶剂为甲苯，氯苯或邻二氯苯；D为具有给电子能力的噻吩类共轭单元。