[發(fā)明專利]一種用烷硫基來取代噻并苯類共軛聚合物及其應(yīng)用

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• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113527640A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏養(yǎng)君;周淵;郭鵬智;同軍鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州交通大學(xué)
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/42;H01L51/46;G01N27/22
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發(fā)明公開了一種用含烷硫基取代基來取代噻并苯類共軛聚合物，所述的含烷硫基取代的噻并苯類共軛聚合物主要含Ar₁和Ar₂兩部分構(gòu)成，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如式I所示。其中，Ar₁為烷硫基修飾的噻并苯稠環(huán)共軛單元，Ar₂為含共軛π橋或不含共軛π橋的缺電子單元部分。通過在噻并苯單元上引入烷硫基均可提高此類聚合物的介電常數(shù)，利于以此類聚合物為基礎(chǔ)的光電器件中激子的拆分，抑制激子復(fù)合，進而提高光電器件的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及共軛聚合物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及一種用烷硫基來取代噻并苯類共軛聚合物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

在清潔、綠色的太陽能利用技術(shù)中，具有成本低廉、質(zhì)量輕、制作工藝簡單、可制備大面積柔性器件等突出優(yōu)點的聚合物太陽能電池，具有廣闊的發(fā)展前景，已成為當(dāng)今新材料與新能源領(lǐng)域最具活力的研究方向(Li G.,Zhu R.and Yang Y.Nat.Photonics,2012,6,153–161；Li Y.Acc.Chem.Res.,2012,45,723–733；Lu L.,Zheng T.,Wu Q.,SchneiderA.M.,Zhao D and Yu L.Chem.Rev.,2015,115,12666-12731.)。借助于新材料開發(fā)和器件制備工藝優(yōu)化，單節(jié)本體異質(zhì)結(jié)型聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率(PCE)已突破13％(Zhao W.,Li S.,Yao H.,Zhang S.,Zhang Y.,Yang B.and HouJ.J.Am.Chem.Soc.,2017,139,7148–7151)。雖然電池的PCE已離商業(yè)化和大規(guī)模制備越來越近，但是對構(gòu)成光敏活性層的關(guān)鍵材料共軛聚合物結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和研究依舊是當(dāng)前研究的核心，對促進電池進一步發(fā)展具有重要意義。

烷硫基側(cè)鏈被證實是一種調(diào)節(jié)共軛聚合物的吸收光譜、分子能級、鏈間聚集行為，進而改善光伏器件性能的易于實施且非常有效策略之一(Huo L.,Zhou Y.,LiY.Macromol.Rapid Commun.,2009,30,925–931；Mei J.and Bao Z.Chem.Mater.,2014,26,604-615)。最近，利用烷硫基側(cè)鏈對共軛聚合物結(jié)構(gòu)進行修飾，明顯改善電池性能的范例包括下面文獻：(1)Cui C.,Wong W.-Y.and Li Y.EnergyEnviron.Sci.,2014,7,2276–2284；(2)Ye L.,Zhang S.,Zhao W.,Yao H.and Hou J.Chem.Mater.,2014,26,3603-3605；(3)Kim J.-H.,Park J.B,Jung I.H.,Yoon S.C.,Kwak J.and Hwang D.-H.J.Mater.Chem.C,2015,3,4250–4253；(4)Zhang S.,Uddin M.A.,Zhao W.,Ye L.,Woo H.Y.,Liu D.,YangB.,Yao H.,Cui Y.and Hou J；Polym.Chem.,2015,6,2752–2760；(5)Cui C.,He Z.,Wu Y.,Cheng X.,Wu H.,Li Y.,Cao Y.and Wong W.-Y.EnergyEnviron.Sci.,2016,9,885–891；(6)Bin H.,Zhang Z.-G.,Gao L.,Chen S.,Zhong L.,Xue L.,Yang C.,and LiY.J.Am.Chem.Soc.,2016,138,4657-4664.烷硫基除了在拓寬吸收光譜、降低HOMO能級和調(diào)控聚合物鏈間聚集作用之外，在調(diào)控聚合物的介電常數(shù)方面也扮演重要角色。