[發明專利]受體-受體型交替共軛聚合物及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201310405197.2
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103739829A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 李維實;葛從伍;趙福剛;梅崇余;梁龍;解永樹
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海有機化學研究所;華東理工大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 馬莉華;劉真真

技術領域

本發明涉及共聚物，具體涉及一種受體-受體型交替共軛聚合物材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著人類社會的飛速發展，對于能源的需求越來越大。由于化石的有限儲量和高環境污染性，開發利用新型高效可再生的清潔能源是當代社會可持續發展的關鍵所在。在眾多的可再生能源中，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭、無污染的可再生能源，受到人們的廣泛關注。人們已經共同意識到充分高效地利用太陽能是解決當今社會面臨的能源危機和環境污染的有效途徑和基本之道。

作為太陽能發電技術的一種，有機太陽能電池由于其活性層采用質輕、性柔、價廉、可設計合成、可溶液加工(如印刷、噴墨、打印等)的有機光電材料，有望大幅降低太陽能發電成本，同時也容易實現大面積和柔性器件，從而引起科學界和工業界的極大興趣。有機太陽能電池的活性層材料主要分為給體材料和受體材料。近些年來人們對于給體材料研究的比較廣泛，開發了大量高性能的共軛聚合物和小分子化合物(Cheng,Y.-J.；Yang,S.-H.；Hsu,C,-S.Chem.Rev.2009，109，5868-5923.)。但在受體材料方面，表現優秀的較少，主要局限于富勒烯的衍生物，例如[6，6]-苯基-碳61-丁酸甲酯(PCBM)。但是，富勒烯不易制備和純化，價格昂貴，溶解性能差。研究非富勒烯型受體材料是目前該領域的一大課題。

芳酰亞胺是一類缺電子的稠環化合物，其LUMO能級較低，與PCBM相當，因此具有較強的電子接受能力。而且，芳香亞胺具有較大的稠環共軛體系，分子間π-π相互作用力較強，從而可能賦予材料較高的電子遷移率。比如，基于苝酰亞胺單晶的場效應晶體管，其電子遷移率超過3cm²V^-1s^-1(Molinari，A.S.；Alves，H.；Chen，Z.；Facchetti，A.；Morpurgo，A.F.J.Am.Chem.Soc.2009，131，2462-2463)。因此，芳酰亞胺類衍生物和聚合物被認為是潛在的PCBM的替代品，引起了相當的研究興趣。目前，已報道的芳酰亞胺類受體材料主要集中在小分子化合物和給受體交替型共軛聚合物，但高性能的材料不多，因此，尚需深入開發芳酰亞胺類聚合物。

發明內容

本發明的目的在于提供含芳酰亞胺基元的具有優異太陽光捕獲和電子傳輸能力的受體-受體型交替共軛聚合物及其制備方法。

本發明的另一目的在于提供該聚合物的應用。

本發明的第一方面，提供一種受體-受體型交替共軛聚合物，結構如下：

式中，A₂為電子受體基團，是由2-5個選自下組的環組成的多環基團：五元環、六元環、七元環，且所述多環基團的各環與所述多環基團的至少一個其它的環稠合；

L₁和L₂各自獨立地選自：無、E₁選自O、S、Se、Te、Ry-R₃，其中Ry為N、P、As或Sb，R₃選自氫原子、單價的增溶基，其中所述單價的增溶基在各自情況下彼此獨立地選自C1～C60烴基、C1～C60鹵化烴基；

A₁為式中：是多環烴部分，其由2到20個稠合的苯環組成；R₁、R₂彼此相同或不同，獨立地選自氫原子和單價的增溶基，所述單價的增溶基選自：C1～C60烴基、C1～C60鹵化烴基、被一個或多個C1～C60氧基烴基取代的苯基；

n為1～100的整數；

且所述聚合物的數均分子為1000～300,000。

在另一優選例中，A₁選自下組：

各式中，m為0～2的整數；

X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、X₈、X₉和X₁₀在各自情況下，獨立地選自氫原子、單價的吸電子基，所述單價的吸電子基選自：氰基、鹵素、C1～C60鹵化烴基、C1～C60酰基、C1～C6全鹵羧酸，其中C1～C60鹵化烴基中鹵素原子和氫原子的摩爾比為至少0.5；