[發明專利]一類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810856960.6
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN110776619B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 應磊;彭灃;鐘知鳴;黃飛;曹鏞
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物及其制備方法與應用。本發明以基于喹啉的稠環單元為核心，構建了具有規整結構的A?D和A?D?A單元，并將其引入到聚合物中，制備的聚合物具有寬光譜范圍的吸收和高的載流子遷移率。此類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物可作為活性層，應用在有機/聚合物光電探測器和有機/聚合物太陽電池等有機/聚合物電子器件中。

技術領域

本發明屬于有機光電領域，具體涉及到一類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物的制備方法及其在有機/聚合物電子器件，特別是在有機/聚合物光電探測器和有機/聚合物太陽電池中的應用。

背景技術

電探測器是基于光電效應，將光信號轉化為電信號的元器件，在光通訊、圖像感應、生物醫用傳感、環境監測、氣象學以及軍事等領域有重要應用。目前常用的光電探測器基本是基于無機半導體材料，如Si基、Ge基以及InGaAs等。

相比于無機材料，有機/聚合物材料成本低、吸收波長易于調節、可通過溶液法成膜等優點，使得有機/聚合物光電二極管的制造工藝簡單、生產成本低、質量輕、易于大面積制備、可實現柔性器件，具有廣泛的應用前景。Gong等利用窄帶系共軛聚合物PDDTT與富勒烯衍生物PC₆₁BM共混，制備了光譜響應范圍在300～1150nm的全色光探測器，該探測器在零偏壓下的探測率超過10¹³cm Hz^1/2W^-1，其整體性能已經優于硅基的器件。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物。基于喹啉的稠環單元具有很強的吸電性，與給電子單元的強D-A作用可以有效調節聚合物的吸收光譜，同時基于喹啉的稠環單元具有較高的電子遷移率，

可以提高聚合物的外量子效率。規整型結構使得聚合物分子更加有序，有利于聚合物分子的堆積，可以進一步提高遷移率同時使吸收光譜紅移，此外，規整型結構有利于提高聚合物的分子量及批次穩定性。

本發明的另一目的在于提供上述一類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述一類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物在有機光電領域的應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物，其化學結構式滿足以下通式之一：

式中，x、y為各單元的摩爾分數，0<x≤1，0≤y＜1，x+y＝1；n為重復單元數，n＝2～1000范圍內的整數；

π為碳原子數6～60的芳香族烴基或至少含一個雜原子的碳原子數0～60的雜環基；

Ar和Ar’分別為碳原子數6～100的芳香族烴基或碳原子數3～100的芳香族雜環基給電子單元。

進一步地，上述的一類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物，其特征在于，基于喹啉的稠環單元與Ar單元具有固定的連接方式：通式中，每個Ar與兩個基于喹啉的稠環單元的兩個C原子位點分別連接且只連接一次；通式中，Ar只與基于喹啉的稠環單元氮鄰位的碳原子連接。

進一步地，上述的一類含基于喹啉的稠環單元的規整型聚合物，其特征在于，所述的基于喹啉的稠環單元優選為以下結構或以下結構的鹵代、氘代、烷基取代衍生物：

其中，R₁為碳原子數1～30的烷基、碳原子數3～30的環烷基、碳原子數為6～60芳香族烴基或碳原子數為3～60的芳香族雜環基。