[發(fā)明專利]一種含銥光功能聚合物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310056010.2
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103965449A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐清;易思利;繳春明;李兵軍;趙佳;王清琪;胡建棟;黃立濱
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C09K11/06;H01L51/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含銥光功能聚合物材料及其制備方法。

技術(shù)背景

1954年，貝爾實驗室首次制備出了一種光伏器件，該器件可以直接將光能轉(zhuǎn)變成電能，該種器件的問世促使人們著手于光電轉(zhuǎn)換材料的研究。開始的研究方向主要集中在單晶硅等無機太陽能電池材料，雖然這種材料的光電轉(zhuǎn)換效率很高，但是由于其成本昂貴，有些窄帶隙的半導(dǎo)體光電材料存在嚴(yán)重的光腐蝕現(xiàn)象。而有機聚合物太陽能電池材料由于其成本低，制備工藝簡單、成膜性好、易加工等優(yōu)點而引起廣泛的關(guān)注和研究。

聚合物太陽能電池材料的優(yōu)點在于其吸收特性、能級結(jié)構(gòu)以及載流子遷移率可以通過引入不同的給受體基團來進行調(diào)節(jié)。但是，目前報道的聚合物太陽能電池材料的能量轉(zhuǎn)換效率并不高。例如：2009年，Yu等用高共平面性的PTB制備了聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽能電池，器件結(jié)構(gòu)為Glass/ITO/PEDOT:PSS/PBDTTT-CF:PC₇₀BM/Al，在100mW/cm²，AM1.5模擬太陽光照射下，能量轉(zhuǎn)換效率為7.7％(J.Am.Chem.Soc，2009，131：56-57)。此外，很多聚合物太陽能電池材料的穩(wěn)定性較差，載流子遷移率不高，限制了其性能的進一步提高。因此，開發(fā)具有高穩(wěn)定性，高遷移率的聚合物太陽能電池材料是目前該研究領(lǐng)域的重要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述背景技術(shù)提及的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種具有良好穩(wěn)定性，高載流子遷移率的含銥光功能聚合物材料，同時提供該聚合物的制備方法。

本發(fā)明所述的含銥光功能聚合物的結(jié)構(gòu)式為：

所述的含銥光功能聚合物是通過苝酰亞胺、二-[(4-溴-噻吩)-苯基吡啶]-β-庚二酮銥配合物單體、9，9-二辛基芴-2，7-二頻哪醇硼酸酯在惰性氣體保護下避光共聚得到，所用溶劑為甲苯，催化劑為Pd(PPh₃)₄，堿為四乙基氫氧化銨溶液，共聚溫度為90-110℃，反應(yīng)時間為4d。反應(yīng)物中，銥配合物單體摩爾含量為1％-10％。

所述的含銥光功能聚合物通過核磁對其進行結(jié)構(gòu)表征，通過紫外、熒光分光光度計測試其光物理性能，通過熱重分析測試材料的熱穩(wěn)定性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，苝酰亞胺類材料具有良好的光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的電子遷移率，因此，得到的主鏈含有銥配合物的共軛聚合物具有良好的穩(wěn)定性。此外，銥配合物是典型的三重態(tài)磷光材料，三重態(tài)激子比單重態(tài)的激子具有更長的壽命和擴散長度，由于銥配合物的引入，增大了激子到達給-受體界面的比率，提高了激子的遷移效率，有望作為光功能材料應(yīng)用于有機太陽能電池材料中。

附圖說明

圖1為該含銥光功能聚合物的合成路徑；

圖2為實施實例1所制備的含銥光功能聚合物的熱失重曲線；

圖3為實施實例1所制備的含銥光功能聚合物的紫外吸收光譜圖；

圖4為實施實例1所制備的含銥光功能聚合物的熒光圖譜。

具體實施方式

為了更好的理解本發(fā)明專利的內(nèi)容，下面通過具體的實施實例及圖例來進一步闡明本發(fā)明的技術(shù)方案，具體包括合成及性能的測定。

實施實例1：

稱取苝酰亞胺(0.087g，0.099mmol)，二-[(4-溴-噻吩)-苯基吡啶]-β-庚二酮銥配合物單體(0.0020g，0.0021mmol)，9，9-二辛基芴-2，7-二頻哪醇硼酸酯(0.058g，0.10mmo1)，Pd(PPh₃)₄(0.0034g，2.94×10^－３mmol)置于三口燒瓶中，加入5ml甲苯作為溶劑，加入0.5ml20％的四乙基氫氧化銨溶液，在氮氣保護下，90℃避光反應(yīng)72h，加入9，9-二辛基芴-2，7-二頻哪醇硼酸酯(0.0029g，0.005mmol)反應(yīng)12h，加入0.1mL溴苯繼續(xù)反應(yīng)12h。反應(yīng)結(jié)束后，過濾除去反應(yīng)中的鈀催化劑，減壓蒸餾除去大部分溶劑，然后將其倒入大量的甲醇溶劑中沉降，過濾、將濾餅置于索式提取器，用丙酮提取2d得到紫黑色固體，產(chǎn)率為55％。¹H NMR：(400M，CDCl3，ppm)δ＝8.74(d，2H)，7.08-8.26(br，34H)，6.51(s，1H)，4.29(t，4H)，3.56(d，4H)，3.28(t，4H)，0.82-2.03(m，120H)。通過GPC測得M_n＝5321。