[發明專利]給-吸電子單元交替相連的聚對苯乙炔撐高分子光伏材料的合成方法

有效

• 申請號: 200810236469.X
• 申請日: 2008-12-25
• 公開（公告）號: CN101445590A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 張秋禹;張力;張和鵬;焉紅陵;郭飛鴿
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C08G61/02
• 分類號: C08G61/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種給-吸電子單元交替相連的聚對苯乙炔撐高分子光伏材料的合成 方法，是分子主鏈含對苯乙炔撐結構的兩種高分子光伏材料的合成。利用發明的方法 合成的兩種高分子光伏材料分子鏈具有給電子單元和吸電子單元交替相連的特征。

背景技術

當前，尋找能替代傳統礦物質的可再生的清潔能源越來越緊迫，利用太陽能成為 重要的研究方向。無機半導體Si光伏電池研究比較早，總能量轉化效率比較高，可以 達到25％。但Si晶體制造工藝復雜，要求苛刻，成本盡管有了很大下降，但價格仍然 昂貴，所以一直不能普及應用。而近年來研究的高分子光伏材料，具有易于加工、質 量小、成本低等優點成為有可能替代Si的新型光伏材料。其中，研究得最多的高分子 光伏材料是聚對苯乙烯撐(PPV)與聚噻吩。但是，高分子光電池之所以一直沒有大規 模實際運用，是因為光電轉化效率還比較低，迄今最高只有6-7％。其主要原因之一是 大多數活性材料最大吸收波段在350-650nm之間，而太陽光最大光子流在600-800nm， 因此吸收光譜和太陽能不匹配。為了增加太陽光的利用率，一些窄帶隙的聚對苯乙烯 撐(PPV)與聚噻吩已經合成出來并應用于太陽能電池，取得了很好的效果。相對于聚 對苯乙烯撐，聚對苯乙炔撐(PPE)分子結構與聚對苯乙烯撐相似，但由于它具有比聚 對苯乙烯撐還寬的帶隙，因此對聚對本乙炔撐光伏性能的研究很少。但是，由于聚對 苯乙炔撐有比聚對苯乙烯撐有更好的光氧化穩定性。由于光氧化穩定性是光伏材料的 重要性質之一，較好的穩定性，能偶增加電池使用壽命，降低成本。因此，如果聚對 苯乙炔撐的帶隙能夠得到降低，把它應用于光伏電池很有優勢。

目前，具有相對較低帶隙的聚對苯乙炔撐種類國內外都非常少，急需對此類高分 子進行研究，以擴大高分子光伏材料的備選品種。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種給-吸電子單元交替相連的聚對苯 乙炔撐高分子光伏材料的合成方法，合成了兩種新型聚對苯乙炔撐衍生物。

技術方案

本發明的技術特征在于步驟如下：

步驟1：在氮氣保護下，將等摩爾量的單體1，4-二辛氧基-2，5-二乙炔苯、單體5，8- 二溴-2，3-二苯基苯并吡嗪、單體量4～10％的催化劑四三苯基膦合鈀和單體量0.5～10％ 的催化劑碘化亞銅四種物質加入到混合溶液中；所述的混合溶液為無水三乙胺或無水 二異丙胺與無水甲苯，體積比例為1∶2～1∶10；所述溶劑的甲苯的質量為單體總質量 的20～150倍；

步驟2：通氮氣一小時后，升溫至70～80℃攪拌24小時；

步驟3：冷卻至室溫，滴加入是反應液體積3倍以上的甲醇，收集沉淀物；

步驟4：將此沉淀物溶解在反應液體積0.2～2倍的甲苯或四氫呋喃或氯仿中，過 濾后濾液再用反應液體積3倍以上的甲醇沉淀，然后收集沉淀并無水得到黃綠色的聚 [1，4-二辛氧基苯-2，5-二乙炔-(2，3-二苯基苯并吡嗪-5，8-二乙炔)]乙炔撐。

步驟1的單體5，8-二溴-2，3-二苯基苯并吡嗪替換為單體10，13-二溴二苯并[a，c] 吩嗪，在步驟4最終得到桔紅色的聚[1，4-二辛氧基苯-2，5-二乙炔-(二苯并[a，c]吩嗪 -10，13-二乙炔)]乙炔撐。

有益效果

本發明提出的一種給-吸電子單元交替相連的聚對苯乙炔撐高分子光伏材料的合 成方法，進行聚[1，4-二辛氧基苯-2，5-二乙炔-(2，3-二苯基苯并吡嗪-5，8-二乙炔)]乙炔撐 和聚[1，4-二辛氧基苯-2，5-二乙炔-(二苯并[a，c]吩嗪-10，13-二乙炔)]乙炔撐的合成。利用 本方法合成的兩種高分子包含了吸電子的苯并吡嗪或苯并吩嗪單元，它們的帶隙與聚 苯乙炔撐同聚物相比有比較明顯的降低，因此比聚苯乙炔撐同聚物可以吸收更多的太 陽光能量，加上跟聚對苯乙烯撐相比，有更好的光氧化穩定性。因此，它們是較好的 光伏材料。

附圖說明

圖1：1，4-二辛氧基-2，5-二乙炔苯

圖2：5，8-二溴-2，3-二苯基苯并吡嗪

圖3：10，13-二溴二苯并[a，c]吩嗪

圖4：[1，4-二辛氧基苯-2，5-二乙炔-(二苯并[a，c]吩嗪-10，13-二乙炔)]乙炔撐