[發明專利]苝二酰亞胺為懸掛受體的苯并噻二唑聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 202111194195.4
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113698581B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 鄧平;蔡洋;黃源泉;夏偉峰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;H01L51/46
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林文弘;蔡學俊

本發明公開了苝二酰亞胺為懸掛受體的苯并噻二唑聚合物及其制備方法。所述共軛聚合物的結構式如下：，其中，R₁，R₂為支化烷基鏈，n≥1其具有在可見?近紅外區寬而強的吸收。基于對二烷氧基苯聚合物給體共軛骨架成功構建了一種側鏈懸掛有灣位稠合吡咯環型苝二酰亞胺結構單元的聚合物材料。其分子結構的典型特征是分子側鏈引入了相對于主鏈呈橫掛型的苝二酰亞胺類衍生小分子受體。該聚合物具有良好的熱穩定性和溶解性，并同時兼并了給體功能的共軛骨架與受體功能的側鏈共軛單元的吸收性質，可同時具有p?摻雜和n?摻雜特征，并且具有高效的熒光猝滅效應。本發明所涉及聚合方法符合環保、經濟的綠色化學原則。

技術領域

本發明屬于有機太陽能電池技術領域，具體涉及了苝二酰亞胺為懸掛受體的苯并噻二唑聚合物及其制備方法。

背景技術

單組分聚合物太陽能電池是非富勒烯聚合物太陽能電池領域的新興研究前沿。構建單組分聚合物活性層光伏材料的研究近些年逐漸受到研究者的重視。將苝二酰亞胺衍生物受體材料與高性能聚合物給體材料組合來構建單組分聚合物活性層光伏材料已成為此類課題研究的重要突破點。高性能聚合物給體材料與苝二酰亞胺衍生物受體材料分別為目標聚合物提供共軛骨架與懸掛側鏈。

本發明基于對二烷氧基苯聚合物給體共軛骨架成功構建了一種苝二酰亞胺為懸掛受體的苯并噻二唑聚合物材料。該聚合物有望應用作為單組分聚合物活性層光伏材料。基于光伏器件性能的反饋，可以通過改變聚合物共軛主鏈與共軛側鏈之間的非共軛烷基間隔單元的長度以及通過改變用于形成聚合物的共聚單元的種類，進一步優化這些聚合物的分子結構，以調控其物理化學性質，從而有望為單組分聚合物太陽能電池的活性層材料的研究發展提供借鑒。

發明內容

本發明屬于有機太陽能電池技術領域，具體涉及了苝二酰亞胺為懸掛受體的苯并噻二唑聚合物及其制備方法。基于聚合物給體共軛骨架構建了一種側鏈懸掛苝二酰亞胺結構單元的聚合物材料，該聚合物材料具有良好的熱穩定性和溶解性，并同時兼并了給體功能的共軛骨架與受體功能的側鏈共軛單元的吸收性質，并且具有高效的熒光猝滅效應。

本發明的目的是通過以下的技術方案實現的：

第一方面，本發明涉及苝二酰亞胺為懸掛受體的苯并噻二唑聚合物及其制備方法，所述共軛聚合物的結構式如式(Ⅰ)所示：

(Ⅰ)，

其中，R₁、R₂為含側鏈的烷基，n≥1。

第二方面，本發明涉及苝二酰亞胺為懸掛受體的苯并噻二唑聚合物及其制備方法，包括如下步驟：

(1) 按摩爾量份數，將1份單體M1，1份單體M2，0.02份催化劑Pd₂(dba)₃，0.08份配體P(o-tolyl)₃，溶于無水甲苯中；整個體系在無氧氣氛下，加熱回流；補加0.02份催化劑、0.08份配體、1mg碘化亞銅，溶于無水氯苯中，繼續在無氧氛圍下加熱回流；聚合后，經過索氏提取進行提純，真空干燥獲得金屬光澤固體共軛聚合物P。所述的單體M1和單體M2如下式所示：

M1； M2。

(2)步驟(1)中所述的單體M1制備步驟如下:

按摩爾量份數，將1份中間化合物A，與2.4份PDI、3.1份碳酸鉀溶于在有機溶劑中，以80℃反應36小時，萃取提純得到了單體M1；

所述含物質A具有如下結構：

(A)；

所述PDI具有如下結構：

；

本發明的顯著優點