[發(fā)明專利]一種雙纜聚合物的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811112424.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109337047B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李韋偉;游勝勇;趙朝委;晏南富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西省科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C08G61/12
• 分類號(hào): C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 姚伯川

一種雙纜聚合物的制備方法及應(yīng)用，該雙纜聚合物為苯并二噻吩二酮?苯并二噻吩型雙纜聚合物結(jié)構(gòu)式如摘要附圖。雙纜聚合物的制備方法，包括以下步驟：（1）將雙烷基溴取代的苯并二噻吩、受體親核試劑加入到有機(jī)溶劑里，待溶解平衡后加入碳酸鉀；加熱、冷卻后加入氯仿和去離子水；分液、洗滌、干燥、旋蒸，得粗產(chǎn)物；（2）將粗產(chǎn)物和苯并二噻吩二酮類雙錫試劑按一定比例加入到甲苯和N，N?二甲基甲酰胺里，溶液脫氣處理后，加入鈀催化劑和三苯基膦；反應(yīng)后，產(chǎn)物用甲醇沉淀，過(guò)濾；濾餅用溶液劑提取，濾膜抽濾，真空干燥得黑色的聚合物產(chǎn)品。本發(fā)明雙纜聚合物具有優(yōu)異的光電性質(zhì)，可作為有機(jī)半導(dǎo)體材料應(yīng)用于單組分有機(jī)太陽(yáng)能電池材料等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙纜聚合物的制備方法及應(yīng)用，具體涉及一種含苯并二噻吩二酮-苯并二噻吩雙纜型共軛聚合物的制備方法與應(yīng)用，屬有機(jī)半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

有機(jī)太陽(yáng)能電池因其質(zhì)輕、柔性、結(jié)構(gòu)可調(diào)、可溶液加工等特點(diǎn)具有潛在的應(yīng)用前景，近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)。其中，雙組分或多組分的本體異質(zhì)結(jié)型太陽(yáng)能電池的研究最為深入，其能量轉(zhuǎn)換效率已超過(guò)14％；然而這類器件存在優(yōu)化步驟多、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，不利于大面積制備。單組分太陽(yáng)能電池中電子給體與受體通過(guò)共價(jià)鍵連接組成單一組分的活性層，可有效簡(jiǎn)化器件制備工藝，并提高器件穩(wěn)定性。單組份聚合物的設(shè)計(jì)主要有“rod-rod”或“rod-coil”型的嵌段共聚物，以及給、受體各自分布在主鏈與側(cè)鏈的“double-cable”型共軛聚合物(雙纜聚合物)。傳統(tǒng)的雙纜聚合物主鏈主要局限于聚(己基噻吩)(P3HT)，使得調(diào)節(jié)該類材料的光電性質(zhì)比較受限。目前為止，單組分聚合物太陽(yáng)能電池的光電能量轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，大都未超過(guò)3％。因此，開(kāi)發(fā)新型雙纜聚合物應(yīng)用于單組分有機(jī)太陽(yáng)能電池，提高其光電能量轉(zhuǎn)換效率具有重要的意義和市場(chǎng)價(jià)值。

最近，苯并二噻吩(BDT)型聚合物是一類研究比較充分的聚合物給體材料(Chem.Rev.,2016,116,7397)，其正交的幾何構(gòu)型特別適合構(gòu)建二維的有機(jī)聚合物材料(Acc.Chem.Res.,2014,47,1595)，為在側(cè)鏈引入電子受體，構(gòu)建雙纜聚合物提供了便利。而苯并二噻吩二酮(BDD)類共軛聚合物作為給體材料也有重要應(yīng)用(J.Mater.Chem.,2017,5,10416)。因此，構(gòu)建基于苯并二噻吩和苯并二噻吩二酮的雙纜共軛聚合物及其衍生物，對(duì)于實(shí)現(xiàn)高性能的單組分有機(jī)太陽(yáng)能電池具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，為了實(shí)現(xiàn)高性能單組分有機(jī)太陽(yáng)能電池先進(jìn)制備工藝，本發(fā)明提出一種雙纜聚合物的制備方法及應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種雙纜聚合物，為苯并二噻吩二酮-苯并二噻吩型雙纜聚合物，具有以下結(jié)構(gòu)通式：

其中，

R₁是C₁～C₅₀的直鏈；

R₂、R₃、R₄獨(dú)立地是氫、C₁～C₅₀的直鏈或叉鏈烷基、C₁～C₅₀的含酰胺鍵、醚鍵、酯鍵的直鏈或叉鏈烷基、C₁～C₅₀的直鏈或叉鏈全氟代烷基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的雜芳基中的一種；

X₁、X₂、X₃獨(dú)立地是S、O、Se中的一種；

X₄、X₅、X₆獨(dú)立地是S、O、Se、CH＝CH中的一種；