[發明專利]一類含基于喹啉的稠環單元的D-π-A型聚合物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810858036.1
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN110776621B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 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
• 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D?π?A型聚合物及其制備方法與應用。本發明以強吸電性的基于喹啉的稠環單元為基礎，與給電子單元及橋連單元共同構建一類新型D?π?A型聚合物，這類聚合物具有寬光譜范圍的吸收和高的載流子遷移率。基于此類含基于喹啉的稠環單元的D?π?A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D-π-A型聚合物及其在有機/聚合物電子器件，特別是有機/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

有機太陽能電池材料起步于上世紀90年代，是一類新型的可持續再生的低成本綠色能源材料，且易制備大面積柔性電池，有著巨大的應用潛力。有機場效應晶體管是以有機半導體材料作為有源層的晶體管器件，以其低成本、柔性可彎曲以及可制備大面積器件的特點而受到廣泛關注。因此，在有機光電領域吸引了世界上眾多的研究機構和科研團隊的關注和投入，而開發新型高效穩定的材料更是有機光電領域中備受關注的焦點。

光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、容易在不同基底附著等優點，使得有機/聚合物太陽電池和有機/聚合物光電探測器等有機電子元器件的制造工藝簡單、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。

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新型的D-π-A型聚合物，這類聚合物由基于喹啉的稠環單元、橋連單元和給電子單元組成。這類聚合物具有較窄的帶隙和較寬的吸收光譜，且光譜容易通過結構進行調節，可用于制備高效率的有機/聚合物電子器件，特別是有機/聚合物光電探測器和有機/聚合物太陽電池。

本發明的另一目的在于提供上述含基于喹啉的稠環單元的D-π-A型聚合物的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述含基于喹啉的稠環單元的D-π-A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D-π-A型聚合物，其化學結構式滿足以下通式：

式中，x、y為各單元的摩爾分數，其中0x≤1，0≤y1，x+y＝1；n為重復單元數，n為大于1的整數；

X、Y分別為C(R₁)₂、NR₁、O、S、Se、Te、Si(R₁)₂；

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；

π為橋連單元，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；

Ar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。

進一步地，上述的D-π-A型聚合物中，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。