[发明专利]键合强吸电子基团的单噻吩为受体单元的共轭聚合物

说明书

本发明公开了一种强吸电子基团的单噻吩为受体的共轭聚合物；所述共轭聚合物的结构式如式(I)所示：其中，50＞n＞20，R为式(II)、(III)、(IV)或(V)所示的结构式：该共轭聚合物是由键合强吸电子基团的单噻吩作为受体单元与苯并二噻吩作为给体单元通过施蒂勒反应制备完成。本发明的共轭聚合物主链中具有良好的π共轭体系，其侧链含有强烈吸电子的基团与柔性促溶的烷基链；本发明涉及的共轭聚合物属于主链共轭的可溶液处理的低能级的宽能隙聚合物。

技术领域

本发明涉及一种可溶液处理的低能级的宽能带隙有机半导体材料，尤其涉及一种键合强吸电子基团的单噻吩为受体单元的共轭聚合物及其制备。

背景技术

有机太阳能电池以其材料光电性能优异、结构性能可调、生产成本低廉、加工工艺简单、选材范围宽广、性质调节方便、易于制成大面积器件、与柔性基底结合性好、对器件适度弯曲和扭曲而光电性能无明显改善等显著优点吸引了越来越多的科研机构和公司的高度关注研究。化学家、物理学家、材料学家从改善光伏材料、优化器件结构和制备条件角度对聚合物太阳能电池进行了比较深入的研究。

光活性层是聚合物太阳能电池中最重要的组成部分，对光活性层材料的改进尤其是对共轭聚合物材料在结构和性能上的改进是目前聚合物太阳能电池研究的重点之一。如何找到一种切实可行的方法，设计合成具有良好光伏性能的新型有机材料特别是有机电子给体材料成为聚合物光电子材料领域迫切需要解决的问题。给体-受体结构的共轭聚合物材料在光活性层中得到很好的应用，然而一些受体结构单元设计极为复杂，导致合成工艺繁琐，成本极高，不利于产业化的发展。所以设计简单易行的键合强吸电子基团的单噻吩作为受体单元，并用之合成出性能优异的共轭聚合物材料，对于发展光活性层材料以及整个聚合物太阳能电池领域的发展具有重要的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种键合强吸电子基团的单噻吩为受体的共轭聚合物及其制备。该共轭聚合物是由可溶液处理的键合强吸电子基团的单噻吩作为受体单元与苯并二噻吩作为给体单元通过共聚反应制备完成。本发明的共轭聚合物主链中具有良好的π共轭体系，其侧链含有强烈吸电子的基团与柔性促溶的烷基链；本发明涉及的共轭聚合物属于主链共轭的可溶液处理的低能级的宽能隙聚合物。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

第一方面，本发明涉及一种键合强吸电子基团的单噻吩为受体的共轭聚合物，其特征在于，所述共轭聚合物的结构式如式(I)所示：

其中，50＞n＞20，Ar为式(II)、(III)、(IV)或(V)所示的结构式：

第二方面，本发明涉及一种上述的键合强吸电子基团的单噻吩为受体的共轭聚合物的制备方法，所述方法包括苯并二噻吩双锡单体分别与键合强吸电子基团的单噻吩双溴单体通过施蒂勒反应聚合生成所述共轭聚合物。

优选地，所述施蒂勒反应的反应温度为90～120℃，反应时间为12～18小时。

优选地，所述单噻吩双溴单体是通过在无水乙醇存在的条件下，2，5-二溴-3-醛基噻吩与1，3-二甲基巴比妥酸、3-乙基绕丹宁或丙二腈反应而得的。

优选地，所述2，5-二溴3-醛基噻吩与1，3-二甲基巴比妥酸反应的温度为60～80℃，时间为16～24小时；所述2，5-二溴3-醛基噻吩与2-乙基绕丹宁反应的温度为50～80℃，时间为 12～18小时；所述2，5-二溴3-醛基噻吩与丙二腈反应的温度为40～70℃，时间为12～18小时。

优选地，所述2，5-二溴-3-醛基噻吩是通过在N，N-二甲基甲酰胺存在的条件下，3-醛基噻吩与N-溴代丁二酰亚胺反应而得的。

优选地，所述3-醛基噻吩与N-溴代丁二酰亚胺反应的温度为室温，时间为6～18小时。