專利名稱：氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能高分子領(lǐng)域，具體涉及一種氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物。
背景技術(shù)：
能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，全球人口數(shù)量的迅速增長和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得能源危機(jī)日益嚴(yán)峻，所以開發(fā)可再生的新能源就變得越來越迫切。太陽能是一種本土的，可靠的，可再生的新能源，其利用、開發(fā)受到了國際社會的廣泛關(guān)注。聚合物太陽能電池是一種將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的光電器件，其成本低、制備過程簡單、重量輕和可制備成柔性器件的優(yōu)點(diǎn)近年來吸引了眾人的眼球，成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，當(dāng)前該領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)是開發(fā)高效的共軛聚合物給體和受體材料作為光活性層應(yīng)用于器件中來提高光電能量轉(zhuǎn)換效率。而受體材料目前主要以富勒烯的衍生物為主，就給體材料而言，材料的HOMO能級決定了器件的開路電壓，而開路電壓正是影響器件光伏性能的主要因素，為了獲得良好性能的給體聚合物材料，一種常用的方法是將富電子單元(D)與缺電子單元(A)交替引入共軛聚合物的主鏈形成D-A-D型聚合物，這是目前給體聚合物研究的重點(diǎn)。本身含有兩個(gè)強(qiáng)電負(fù)性氮原子的喹喔啉及其衍生物作為一類新型的缺電單元，近年來備受關(guān)注并取得良好成績，例如Ergang Wang等合成TQl與PCBM共混，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6. 0%，[先進(jìn)材料Adv. Mater. 2010, 22 (46)，5240-5244]。由于HOMO能級是影響器件開路電壓的主要因素，所以2009年以來，氟原子因具有拉電子特性常被引入缺電單元，通過降低給體材料的HOMO能級進(jìn)而提升器件的光電轉(zhuǎn)換效率。例如You Wei等合成PBnDT-HTAZ的HOMO能級為-5. 29eV，引入氟原子后(PBnDT-FTAZ)的HOMO能級降為_5. 36ev，開路電壓由 O. 68V 提升到 O. 76V, [J. Am. Chem. Soc. 2011，133 (12)，4625-4631]。Yang yang 等人合成PBDTT-C的HOMO能級為-5. 12ev，引入氟原子后PBDTT-CF的HOMO能級降低為-5. 22ev，開路電壓由 O. 7V 升至 O. 76V，[自然光子 Nature Photonics. . 2009，3，649-653]。鑒于以上所述氟原子對材料性能的影響以及相關(guān)的理論研究，通過在喹喔啉這種缺電子單元上引入氟原子，然后與富電單元聚合制備新型的含氟D-A-D型給體聚合物有望進(jìn)一步降低材料的HOMO能級，通過提升開路電壓，進(jìn)而提高器件光伏性能，但是迄今有關(guān)此類材料的制備方法及其在光伏電池中的應(yīng)用還未見研究和報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的開發(fā)新型的氟代喹喔啉的D-A-D型給體聚合物材料，滿足聚合物光伏電池光活化層電子給體材料的需要。本發(fā)明的另一個(gè)目的是利用氟原子的吸電子特性，降低聚合物材料的HOMO能級，進(jìn)而提升光伏電池的開路電壓。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物，其結(jié)構(gòu)通式如式I所示
權(quán)利要求
1.一種氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物，其特征在于，結(jié)構(gòu)通式如式I所示
2.如權(quán)利要求I所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物，其特征在于，所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物的結(jié)構(gòu)如式II所示
3.如權(quán)利要求I所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物，其特征在于，所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物的結(jié)構(gòu)如式III所示
4.如權(quán)利要求I所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物，其特征在于，所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物的結(jié)構(gòu)如式IV所示
5.如權(quán)利要求I所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物，其特征在于，所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物的結(jié)構(gòu)如式V所示
6.如權(quán)利要求I所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物，其特征在于，所述的氟代喹
7.如權(quán)利要求I所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物，其特征在于，所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物的結(jié)構(gòu)如式νπ所示
8.如權(quán)利要求I至7中任一權(quán)利要求所述的氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物用于制備聚合物光伏電池的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于利用氟原子的吸電子特性，開發(fā)一種新型的含有氟代喹喔啉的D-A-D型給體聚合物材料，降低聚合物材料的HOMO能級。本發(fā)明公開了一種氟代喹喔啉與呋喃的共軛聚合物，結(jié)構(gòu)通式如下所示式中，R1是H或F原子；R2是間位或?qū)ξ惶荚訑?shù)為4到20的直鏈或支鏈的烷氧基苯基，或者是碳原子數(shù)為4到20的直鏈或支鏈的2-烷基噻吩基或2,3-二烷基噻吩基。本發(fā)明通過與相應(yīng)的未氟代的聚合物相比較，單氟聚合物的HOMO能級較未氟代的聚合物低0.02～0.2eV，雙氟聚合物的HOMO能級較未氟代的聚合物低0.05～0.3eV。
文檔編號C08G61/12GK102816300SQ201210316140
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者高潮, 武海梅, 劉紅利, 叢志遠(yuǎn), 劉建群, 安忠維, 王戶生 申請人:西安近代化學(xué)研究所