[發明專利]一種n型高分子及其制備和應用

有效

• 申請號: 202110030729.3
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112794993B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 郭旭崗;馮奎;郭晗
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明涉及一種n型高分子及其制備方法和應用，所述n型高分子具有式I所示結構。本發明中所述n型高分子由于噻吩酰亞胺作為基體具有較好的平面結構，優良的溶解性和缺電的分子結構，氰基化加深了所述高分子的缺電性，使所述高分子LUMO能級更低，可調的光電性質更佳優異，在有機太陽能電池、有機場效應晶體管或有機熱電材料具有優異的應用潛力。

技術領域

本發明涉及有機半導體技術領域，尤其涉及一種n型高分子及其制備和應用。

背景技術

隨著科學技術的日益進步，人們對具有多種功能的新材料的需求日益增加。n型半導體作為有機電子重要組成部分，對有機電子器件起著重要作用。然而，n型高分子的發展相對滯后。目前主要以含酰亞胺基的n型高分子研究最為廣泛。最經典的含酰亞胺基的主要以苝二酰亞胺和萘二酰亞胺為主。

CN108558881A公開了一種苝酰亞胺稠合扭曲多環芳烴半導體材料及其制備方法及應用，其公開的高度扭曲多環芳烴分子可以通過Suzuki偶聯反應和光催化氧化脫氫反應或是Scholl氧化脫氫反應合成。其公開的制備方法通過對苝酰亞胺衍生物稠合形成多環芳烴、引入分子內剛性位阻方法實現多環芳烴分子的高度扭曲，能夠有效抑制在溶液、固態薄膜中苝酰亞胺衍生物常見聚集而引起的熒光效率降低等問題；合成方法簡單易行、合成產率高、結構可控、易于分離；相關材料能夠在有機半導體器件、生物傳感等多領域獲得全新且廣泛的應用前景。但是由于其公開的苝酰亞胺稠合扭曲多環芳烴半導體材料具有較差的平面型，限制了它們的進一步應用。

CN109749058A公開了一種蒽并二噻吩酰亞胺聚合物及其制備方法與應用，其公開的蒽并二噻吩酰亞胺聚合物能夠作為半導體層用于制備聚合物場效應晶體管，其公開的蒽并二噻吩酰亞胺聚合物為半導體層制備的有機場效應晶體管的遷移率(μ)和開關比都非常高(μ最高超過4cm²V^-1s^-1，開關比大于104)。但是其公開的蒽并二噻吩酰亞胺聚合物雖然由于采用酰亞胺分子具有較好的平面性，但是其分子結構缺電性有限，在現實中的應用有一定的局限性。

綜上所述，開發一種具有較好的平面結構，優良的溶解性和高度缺電的分子結構的噻吩酰亞胺類聚合物至關重要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種n型高分子及其制備和應用，所述n型高分子LUMO能級較低，可調的光電性質優異，在有機太陽能電池、有機場效應晶體管或有機熱電材料具有優異的應用潛力。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種n型高分子，所述n型高分子具有式I所示結構：

所述R為C1-C60烷基；

所述X包括氧原子、硫原子或硒原子中的任意一種；

所述Ar選自單鍵、C2-C60烯基或C3-C60雜芳環中的任意一種；

所述n的取值為1-50(5、10、15、20、25、30、35、40、45等)的整數。

本發明中所述氰基化噻吩酰亞胺類n型高分子由于噻吩酰亞胺作為基體具有較好的平面結構，優良的溶解性和缺電的分子結構，氰基化加深了所述噻吩酰亞胺的缺電性，使所制備的高分子LUMO能級更低，可調的光電性質更佳優異，在有機太陽能電池、有機場效應晶體管或有機熱電材料具有優異的應用潛力。

本發明中，C1-C60、C2-C60和C3-C60指的是主鏈碳個數，所述烷基對是否含有支鏈不做限制。

C1-C60烷基中主鏈碳個數可以為C5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55等。