[发明专利]一种二维全共轭聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二维全共轭聚合物，属于光电材料技术领域。本发明的二维全共轭聚合物为含噻吩及苯环基团的二维薄膜。所述二维全共轭聚合物的制备方法为：在惰性气体保护下，将间三硼基苯A、含噻吩单体B和钯催化剂溶解在与水互不相溶的有机溶剂中，得到有机溶液，将碱溶解在水中生成碱性水溶液，将有机溶液和碱性水溶液置于同一容器中，形成界面，在大于‑20℃小于100℃的条件下静置1～90天，在界面处得到所述的含噻吩二维共轭材料。该薄膜材料厚度为纳米尺寸。该制备方法条件温和，操作简单。该聚合物材料可用于光电催化反应催化剂。

技术领域

本发明属于光电材料技术领域，具体涉及一种二维全共轭聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

随着新能源行业的发展，氢燃料电池成为未来人类获得清洁能源的希望，但是大规模环保的制备氢气的问题一直有待解决。开发新材料催化水分解制氢被越来越多的科研人员探索。

有机光电材料具有成本低、易加工、柔韧性好和能大面积生产等优点被广泛应用于有机电子器件、电致发光材料、光电催化反应中。

噻吩类聚合物主链上含有交替的单键和双键，从而形成了大的共轭π体系，π电子的流动产生了导电的可能性，通过掺杂或者结构调控的方法可以使其具备导电性，随着有机光电材料研究的迅猛发展，噻吩类化合物以其良好的光电性质，越来越多地应用于光电材料领域中。因此需要开发一种一步法合成噻吩类二维材料的方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种二维全共轭聚合物及其制备方法和应用。本发明制备的二维全共轭聚合物可作为催化剂，用于光电催化水产氢反应。

为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：

一种二维全共轭聚合物，所述聚合物为含噻吩及苯环基团的二维薄膜，所述聚合物的结构单元如下式一所示：

其中：n＝0或1。

本发明的第二个目的在于提供上述所述二维全共轭聚合物的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：

在惰性气体保护下，将间三硼基苯单体A、含噻吩单体B和钯催化剂依次溶解在与水互不相溶的有机溶剂中，得到有机溶液；然后将碱性试剂溶解在水中生成碱性水溶液；再将所述有机溶液和碱性水溶液置于同一容器中，形成界面，在大于-20℃小于100℃的条件下静置1～90天，通过Suzuki偶联反应在所述界面处形成所述的二维全共轭聚合物。

进一步地，上述技术方案，所述的单体A的结构通式如式二所示：

其中：X为CH或N；Y₁、Y₂、Y₃可以相同，为同一种取代基；Y₁、Y₂、Y₃也可以不同，为不同取代基，所述Y₁、Y₂、Y₃均可以是中的任一种，虚线表示Y₁、Y₂或Y₃与芳香环连接的键。

进一步地，上述技术方案，所述的单体B的结构通式如式三所示：

其中：其中：n＝0或1，Z为卤素原子、对甲苯磺酸酯基或三氟甲磺酸酯基中的任一种。

进一步地，上述技术方案，所述单体A和单体B的摩尔比为2：3。