[發(fā)明專利]4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210316936.6
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102838732A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高潮;武海梅;王維平;田地;叢志遠(yuǎn);安忠維;彌育華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安近代化學(xué)研究所
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能高分子領(lǐng)域，具體涉及4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物及其用于制備聚合物光伏電池的應(yīng)用。

背景技術(shù)

面對全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及人口的增長，隨之而來的能源需求也日益增加，開發(fā)可再生的新能源是解決目前能源危機(jī)的有效途徑。

太陽能是一種取之不盡的綠色能源，其利用、開發(fā)受到了國際社會的廣泛關(guān)注。作為一種把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的器件－聚合物太陽能電池，近年來成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。當(dāng)前該類電池研究的焦點(diǎn)在于開發(fā)高效的共軛聚合物給體和受體材料來提高其光電能量轉(zhuǎn)換效率。

就給體材料方面而言，為了獲得性能優(yōu)良的給體材料，一種通過聚合反應(yīng)將富電子單元（D）與缺電子單元（A）交替連接形成的給-受體（D-A-D）型聚合物成為目前給體聚合物材料研究的重點(diǎn)。

喹喔啉及其衍生物作為一類新型的缺電單元，近年來備受關(guān)注并取得良好的性能，例如Ergang?Wang等合成TQ1與PCBM共混，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.0%，[先進(jìn)材料Adv.Mater.2010,22(46),5240-5244]。

2009年以來，氟原子因為具有拉電子特性逐漸被引入缺電單元，降低給體材料的HOMO能級并進(jìn)而提升器件的光電轉(zhuǎn)換效率。例如2011年You?Wei在JACS上報道的PBnDT-XTAZ類材料，PBnDT-HTAZ的HOMO能級為-5.29eV，引入氟原子后(PBnDT-FTAZ)的HOMO能級降為-5.36ev，開路電壓由0.68V提升到0.76V，[J.Am.Chem..Soc.2011,133(12),4625-4631]。

因此在喹喔啉這種缺電子單元上引入氟原子制備新型的含氟D-A-D型給體聚合物有望獲得類似的性能，但是迄今還未見有關(guān)此類材料的制備方法及其應(yīng)用于光伏電池中的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的一個技術(shù)問題是開發(fā)新型的含有氟代喹喔啉的D-A-D型給體聚合物材料，以滿足聚合物光伏電池光活化層電子給體材料的需要。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物的結(jié)構(gòu)通式如（Ⅰ）所示:

（Ⅰ）式中，

R₁為：H原子或F原子；

R₂為：間位或?qū)ξ惶荚訑?shù)為4到20的直鏈或支鏈的烷氧基苯基，或者為碳原子數(shù)為4到20的直鏈或支鏈的2-烷基噻吩基或2,3-二烷基噻吩基；

R₃為：H原子，或者為碳原子數(shù)為4到20的直鏈或支鏈的烷基。

優(yōu)選（一），上述4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物A的結(jié)構(gòu)式如（Ⅱ）所示：

優(yōu)選（二），上述4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物B的結(jié)構(gòu)式如（Ⅲ）所示：

優(yōu)選（三），上述4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物C的結(jié)構(gòu)式如（Ⅳ）所示：

優(yōu)選（四），上述4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物D的結(jié)構(gòu)式如（Ⅴ）所示：

優(yōu)選（五），上述4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物E的結(jié)構(gòu)式如（Ⅵ）所示：

優(yōu)選（六），上述4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物F的結(jié)構(gòu)式如（Ⅶ）所示：

本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是將上述的4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物用于制備聚合物光伏電池的應(yīng)用。從而利用氟原子的拉電子特性，降低聚合物材料的HOMO能級，進(jìn)而提升光伏電池的開路電壓。

本發(fā)明公開的4,8-二異辛烷氧基苯基[1,2-b;3,4-b]聯(lián)噻吩及氟代喹喔啉的共軛聚合物的制備按照如Scheme.1所示的的聚合反應(yīng)歷程進(jìn)行：

具體的合成步驟如下：

（1）缺電單元含氟喹喔啉及其衍生物的制備