[发明专利]一种基于2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺的D-A型聚合物及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种基于2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺的D-A型聚合物，其特征在于，其结构式如下式I或式II所示：

其中R₁选自C8～C16的烷基；R₂选自C6～C12的烷基，n为大于1的正整数。

2.根据权利要求1所述的基于2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺的D-A型聚合物，其特征在于，所述R₁、R₂均为C8的烷基。

3.一种如权利要求1～2任一项所述基于2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺的D-A型聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将2,5-二溴-3,4-二硝基噻吩和2-三丁基锡-4-烷基噻吩于催化剂和溶剂中进行Stille偶合反应得到反应产物2,5-二(4-烷基噻吩)-3,4-二硝基噻吩；

S2：将S1中得到的反应产物加入无水乙醇中，加入氯化亚锡和浓盐酸进行还原反应，调节pH值为11～12，得到反应产物2,5-二(4-烷基噻吩)-3,4-二氨基噻吩；

S3：将S2中得到的反应产物与N-亚磺酰苯胺、三甲基氯硅烷于吡啶溶剂中反应，得到反应产物2,5-二(4-烷基噻吩)噻吩并噻二唑；

S4：将S3中得到的反应产物与丁炔二酸二甲酯加入到邻二甲苯或甲苯中反应，得到4,7-双(4-辛基噻吩)苯并[c][1,2,5]噻二唑-5,6-二羧酸二甲酯；

S5：将S4中得到反应产物溶于乙醇中，加入NaOH反应，萃取得有机层，旋干溶剂，放入真空干燥箱得到4,8-双(4-辛基噻吩-2-基)-苯并[5,6-c][1,2,5]噻二唑-5,7-二酮；

S6：将S5中得到的反应产物与烷基胺于冰醋酸中反应，加入醋酸酐，得到反应产物N-烷基-4,7-二(4-辛基噻吩)-2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺；

S7：将S6中得到的反应产物与NBS加入到THF、CHCl3、DMF或邻二氯苯中反应，得到反应产物N-烷基-4,7-二(5-溴-4-辛基噻吩)-2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺；

S8：将S7中得到的反应产物与苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩有机锡化合物或含氟取代苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩有机锡化合物在催化剂和溶剂中进行Stille偶合反应后得到所述2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺共轭聚合物。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S8中，S7中得到的产物与苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩有机锡化合物或含氟取代苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩有机锡化合物按摩尔比为1∶1～1.05。

5.根据权利要求3所述的一种基于2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺D-A型聚合物的制备方法，其特征在于：所述催化剂为有机钯催化剂或有机钯催化剂与有机膦配体的混合物中任意一种；所述有机钯催化剂与有机膦配体的混合物的摩尔比为1∶2～20。

6.一种如权利要求1～2所述的基于2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺D-A型聚合物或权利要求3～5任一项所述制备方法制得的基于2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺D-A型聚合物在制备非富勒烯太阳能电池中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述非富勒烯太阳能电池包括氧化锡铟导电玻璃阳极、阳极修饰层、光活性层、阴极，所述光活性层由给体材料2,1,3-苯并噻二唑-5,6-二羧酸酰亚胺D-A型聚合物与非富勒烯受体材料Y6混合而成。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述光活性层给体材料与非富勒烯太阳能电池受体材料Y6的混合重量比为1:1～1.2。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述阳极修饰层为聚二氧乙基噻吩、聚苯乙烯磺酸盐涂层；所述阴极为PFN-Br/Ag的沉积层。