[发明专利]含硼氮配位键的高分子化合物及其制备方法与应用

说明书

含硼氮配位键的高分子化合物及其制备方法与应用，属于高分子功能材料与有机电子学技术领域。解决了现有技术中有机共轭高分子化合物迁移率低的技术问题。本发明的高分子化合物的共轭主链含有三个片段，分别为缺电子的双硼氮配位键桥联联吡啶单元、Ar单元、富电子的噻吩单元，结构式如式(I)所示。该高分子化合物具有平面性好，结晶性强，分子间相互作用强等特点，可以大幅提高材料的电子迁移率；化学结构易修饰，能级结构可调控，吸收光谱宽；能够作为有机太阳能电池的受体材料和有机场效应晶体管的电荷传输层材料应用。

技术领域

本发明属于高分子功能材料与有机电子学技术领域，具体涉及一种含硼氮配位键的高分子化合物及其制备方法与应用。

背景技术

太阳能电池是能够吸收太阳能，并将其转化成电能的器件。相比现有的无机硅太阳能电池，有机太阳能电池具有柔性、成本低、重量轻等突出优点而备受关注。早期发展的有机太阳能电池器件大多是基于富勒烯PCBM及其衍生物为受体材料。然而PCBM的吸收光谱窄、能级难调节，导致性能难以进一步的提升，因此，人们正在大力开发非富勒烯受体材料。与广泛研究的小分子富勒烯材料相比，高分子受体材料的发展明显滞后。对于高分子受体材料而言，一个关键参数是具有高的电子迁移率从而实现活性层的电荷传输平衡，抑制电荷复合，提高器件的填充因子与器件的光电转换效率。目前，只有少数高分子受体可以满足这个要求，并且它们大多是采用酰亚胺结构进行分子设计。

有机场效应晶体管由于其在柔性器件以及可穿戴电子学中的潜在应用前景受到了人们的广泛关注，尤其是以高分子半导体材料为电荷传输层构筑的晶体管其性能得到了快速地发展。按照载流子的传输类型，高分子半导体材料可分为p型材料(空穴传输)、n型材料(电子传输)和双极材料(既可传输电子又可传输空穴)。就目前的研究而言，p型材料的研究较广泛、发展较快，一些材料的迁移率已经超过10cm²V^-1s^-1。相比而言，n型材料和双极材料的发展较为缓慢，迁移率低，且空气稳定性差。鉴于双极材料和n型材料在有机逻辑互补电路中的应用，发展高迁移率的双极材料和n型材料成为当前的研究重点。

此外，通过对材料的物理或化学掺杂，有机共轭高分子还可以应用到导电材料和导热材料中。但是这些材料研究的核心都是有机共轭高分子的载流子传输问题，因此如何有效的提高有机共轭高分子的载流子迁移率，尤其是电子迁移率，成为了这类材料能否应用的一个重要问题。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术中的技术问题，进一步提高有机共轭高分子化合物的载流子迁移率和电子迁移率，本发明提供一种含硼氮配位键的高分子化合物及其制备方法与应用。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明提供一种含硼氮配位键的高分子化合物，结构如式(I)所示：

式(I)中，n为2～1000的整数，m为0～10的整数，两个氮原子上的烷基侧链相同或不相同，x为1～20的整数，y为1～20的整数；

-Ar-为以下结构中的一种：

本发明提供上述含硼氮配位键的高分子化合物的制备方法，步骤如下：

在惰性气氛保护下，将双硼氮配位键桥联联吡啶的双溴单体(BNBP)、双三甲基锡单体和四(三苯基膦)钯溶解在有机溶剂中，在避光和加热回流条件下发生Stille聚合反应，Stille聚合反应结束后，加入封端剂进行封端，提纯，得到含硼氮配位键的高分子化合物；

所述双硼氮配位键桥联联吡啶的双溴单体的结构式为；

所述双三甲基锡单体的结构式为：