一種帶噻吩側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用。該共軛聚合物具有如式（I）所示的結構，式中，R1為取代或未取代的碳原子數為8到20的直鏈或支鏈的烷基；R2和R3均獨立地選自氫或者取代或未取代的碳原子數為6到20的直鏈或支鏈的烷基；Ar選自取代的含有至少兩個環(huán)的雜亞芳基；m為0或者1；n為1～10000之間的自然數。本發(fā)明中的該類共軛聚合物可以應用于有機太陽能電池領域和有機場效應晶體管領域。
【專利說明】一種帶噻吩側鏈的萘并二噻吩類二維共軛聚合物、制備方法及其用途
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶噻吩側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域中的應用。
【背景技術】
[0002]近年來，有機太陽能電池，特別是基于聚合物薄膜太陽能電池的研究引起了學界和產業(yè)界廣泛的關注，這類電池有著無機半導體太陽能電池所無法比擬的優(yōu)點，如成本低、重量輕、制備工藝簡單、可制備成柔性器件等，呈現出了可觀的研究和應用前景。通過對聚合物分子能級、吸收光譜以及堆積方式的調控，再加上對聚合物太陽能電池器件結構的優(yōu)化，聚合物薄膜太陽能電池的光電轉化效率已經突破了 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.),這一結果進一步激發(fā)了人們設計、合成新型高效率聚合物給體材料及不斷優(yōu)化器件結構的研究熱情。
【發(fā)明內容】
[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)化應用前景的給體材料。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案:
[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)所示的結構:
[0006]
【權利要求】
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)所示的結構:
2.如權利要求1所述的共軛聚合物，其特征在于，所述Ar選自如下基團中的任意一種:
3.如權利要求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)所示的結構:
4.如權利要求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均分子量為5000~1000000，優(yōu)選數均分子量為10000~500000，進一步優(yōu)選數均分子量為.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行反應，然后再向反應體系中加入三甲基氯化錫繼續(xù)反應，得到式(VI)所示的化合物；
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(2)沉淀物依次用甲醇、丙酮、正己烷和氯仿進行索式提??； 優(yōu)選地，步驟(2)所述反應的反應時間為8~24小時； 優(yōu)選地，步驟(2 )中所述反應在溶劑中進行，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。
7.一種半導體共混物，其特征在于，其包括如權利要求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.如權利要求7所述的半導體混合物，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
9.一種如權利要求7或8所述的半導體混合物的用途，其特征在于，其用于制備半導體器件或光伏器件。
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利要求7或8所述的半導體共混物。
【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)先權日:2014年4月2日
【發(fā)明者】魏志祥, 祝向偉, 呂琨, 房進 申請人:國家納米科學中心