一種帶噻吩側(cè)鏈的萘并二噻吩類二維共軛聚合物、制備方法及其用途
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種5,10-雙(5-烷基噻吩-2-基)萘[1,2-b:5,6-b']二噻吩類二維共軛聚合物及其制備方法與應(yīng)用。該共軛聚合物具有如式（I）所示的結(jié)構(gòu)，式中，R1為取代或未取代的碳原子數(shù)為8到20的直鏈或支鏈的烷基；R2和R3均獨(dú)立地選自氫或者取代或未取代的碳原子數(shù)為6到20的直鏈或支鏈的烷基；Ar選自取代的含有至少兩個(gè)環(huán)的雜亞芳基；m為0或者1；n為1～10000之間的自然數(shù)。本發(fā)明中的該類共軛聚合物可以應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域和有機(jī)場效應(yīng)晶體管領(lǐng)域。
【專利說明】一種帶噻吩側(cè)鏈的萘并二噻吩類二維共軛聚合物、制備方法及其用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶噻吩側(cè)鏈的萘并二噻吩類二維共軛聚合物、制備方法及其用途，具體涉及一種5，10-雙(5-烷基噻吩-2-基)萘[l，2-b:5，6-b’] 二噻吩類二維共軛聚合物、制備方法及其在光電領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，有機(jī)太陽能電池，特別是基于聚合物薄膜太陽能電池的研究引起了學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界廣泛的關(guān)注，這類電池有著無機(jī)半導(dǎo)體太陽能電池所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如成本低、重量輕、制備工藝簡單、可制備成柔性器件等，呈現(xiàn)出了可觀的研究和應(yīng)用前景。通過對聚合物分子能級、吸收光譜以及堆積方式的調(diào)控，再加上對聚合物太陽能電池器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，聚合物薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)突破了 10% (J.B.You, L.T.Dou, K.Yoshimuraj T.Katoj K.0hyaj T.Moriartyj K.Emery, C.C.Chen, J.Gaoj G.Li，Y.Yang, Nat.Commun.2013, 4，1446.),這一結(jié)果進(jìn)一步激發(fā)了人們設(shè)計(jì)、合成新型高效率聚合物給體材料及不斷優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)的研究熱情。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種新型的5，10-雙(5-烷基噻吩-2-基)萘[I, 2-b:5, 6-b’ ] 二噻吩類二維共軛聚合物，其具有優(yōu)異的光電性能，是一種非常具有商業(yè)化應(yīng)用前景的給體材料。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0005]一種5，10-雙(5-烷基噻吩-2-基)萘[I, 2_b:5，6_b’ ] 二噻吩類二維共軛聚合物，其具有如式(I)所示的結(jié)構(gòu):
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種5，10-雙(5-烷基噻吩-2-基)萘[1，2-b:5, 6_b’ ] 二噻吩類二維共軛聚合物，其特征在于，其具有如式(I)所示的結(jié)構(gòu):
2.如權(quán)利要求1所述的共軛聚合物，其特征在于，所述Ar選自如下基團(tuán)中的任意一種:
3.如權(quán)利要求1或2所述的共軛聚合物，其特征在于，所述共軛聚合物具有式(II)所示的結(jié)構(gòu):
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的共軛聚合物，其特征在于，所述共軛聚合物的數(shù)均分子量為5000~1000000，優(yōu)選數(shù)均分子量為10000~500000，進(jìn)一步優(yōu)選數(shù)均分子量為.20000 ~300000 ； 優(yōu)選地，所述共軛聚合物的PDI為1.3~2.0。
5.一種如權(quán)利要求1-4之一所述的5，10-雙(5-烷基噻吩-2-基)萘[l，2-b:5，6-b’]二噻吩類二維共軛聚合物的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)在冰浴環(huán)境下，使式(V)所示的化合物與正丁基鋰在四氫呋喃中進(jìn)行反應(yīng)，然后再向反應(yīng)體系中加入三甲基氯化錫繼續(xù)反應(yīng)，得到式(VI)所示的化合物；
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(2)沉淀物依次用甲醇、丙酮、正己烷和氯仿進(jìn)行索式提?。? 優(yōu)選地，步驟(2)所述反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為8~24小時(shí)； 優(yōu)選地，步驟(2 )中所述反應(yīng)在溶劑中進(jìn)行，所述溶劑選自甲苯、N，N- 二甲基甲酰胺、氯苯或鄰二氯苯中的任意一種或至少兩種的混合物； 優(yōu)選地，步驟(2)所述式(VI)所示的化合物與式(YD)所示的共軛單元的摩爾比為1:1 ; 優(yōu)選地，所述共軛聚合物的不良溶劑為甲醇或/和正己烷。
7.一種半導(dǎo)體共混物，其特征在于，其包括如權(quán)利要求1-4之一所述的5，10-雙(5-烷基噻吩-2-基)萘[1，2-b:5, 6-b’ ] 二噻吩類二維共軛聚合物和受體材料。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體混合物，其特征在于，所述受體材料為富勒烯衍生物，優(yōu)選[6，6]-苯基C61 丁酸甲酯(PC61BM)或/和[6，6]-苯基C71 丁酸甲酯(PC71BM)15
9.一種如權(quán)利要求7或8所述的半導(dǎo)體混合物的用途，其特征在于，其用于制備半導(dǎo)體器件或光伏器件。
10.一種光伏器件，其特征在于，其包括空穴收集層、電子收集層以及空穴收集層和電子收集層之間的活性材料層；所述活性材料層為如權(quán)利要求7或8所述的半導(dǎo)體共混物。
【文檔編號】C08G61/12GK103897156SQ201410131023
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】魏志祥, 祝向偉, 呂琨, 房進(jìn) 申請人:國家納米科學(xué)中心