含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物半导体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物半导体及其制备方法。本发明专利技术中的含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物具有在可见

【技术实现步骤摘要】
含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物半导体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物半导体及其制备方法，属于有机太阳能电池材料领域。

技术介绍

[0002]在光伏效应发现后的一百年内，太阳能电池得以问世，时至今日硅基太阳能电池已经凭借其超过20％的产业化的光电转化效率进入了许多领域之中，但是无机硅太阳能电池具有较高的生产成本以及在生产中无法避开的生态污染等缺点。有机太阳能电池相较下有许多优势，有机材料类型繁多，可以调控结构来优化其性质，比如吸光能力、电化学能级及载流子传输能力等，以此进一步优化光伏性能。有机半导体材料，特别是聚合物半导体材料，可以采用卷对卷(Roll to Roll)印刷大面积器件以及制作柔性器件。
[0003]萘二酰亚胺(NDI)是构建聚合物受体材料的重要结构单元。其中，研究最广、性能表现最好的聚合物N2200。N2200是高性能n
‑
型聚合物半导体材料，它与一些高性能聚合物给体材料有较好的相容性、光学吸收互补性、电化学能级匹配性等特点。调控有机半导体材料光电性质的方法众多，其中之一就是通过分子的侧链工程对受体材料的光电性质进行调控。多巴胺作为人脑能够合成和释放上百种神经递质中最著名的小分子，其与多巴胺受体结合操控着脑区许多神经通道构成了大脑的奖励系统。在聚合物体系中，多巴胺因为其独特的粘附性、亲水性、生物相容性以及水中良好的成膜性能得到应用。此外多巴胺的双酚基很容易引入助溶性的烷基链，形成杂化性的侧链单元，为聚合物材料提供良好的溶解性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了有机太阳能电池的光电转化效率，提供了含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物及其制备方法。所述的共轭聚合物具有制备工艺简单、光电性质优异、可溶液加工等优点，在有机太阳能电池受体材料领域有巨大的应用潜力。
[0005]本专利技术的目的是通过以下的技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术涉及含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物半导体及其制备方法，所述共轭聚合物的结构式如下所示：
[0007]其中，R1和R2为C1
‑
C30烷基链，n≥1。
[0008]第二方面，本专利技术涉及含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物半导体及其制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)按摩尔量份数，将单体M1，单体M2，甲基锡单体M3，催化剂和配体，溶于无水有机溶剂中；在氩气气氛下加热聚合后，经过索氏提取进行提纯，真空干燥获得深紫色的含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物。
[0010]优选地，步骤中，所述单体M1的结构式如下所示：
[0011][0012]优选地，步骤中，所述单体M2的结构式如下所示：
[0013][0014]优选地，步骤中，所述单体M3的结构式如下所示：
[0015][0016]优选地，步骤中，所述单体M1，单体M2和单体M3的摩尔比为0.3：0.7：1。
[0017]优选地，步骤中，所述无水有机溶剂为无水甲苯、无水氯苯或四氢呋喃。
[0018]优选地，步骤中，所述催化剂为三(二亚苄基丙酮)二钯，配体为三(邻甲基苯基)磷。
[0019]优选地，步骤中，所述加热具体为：100℃下反应48小时；所述索氏提取依次采用的溶剂为甲醇、石油醚和氯仿。
[0020](2)步骤(1)中所述的单体M1制备步骤如下:
[0021]a、按摩尔量份数，将1份3,4
‑
二羟基苯乙基氨基甲酸叔丁酯与2.4份溴化烃以及2.1份碳酸钾加入到有机溶剂，以80℃反应12小时；反应结束后，经萃取干燥后得到中间化合物A，其结构式如下：
[0022][0023]b、按摩尔量份数，将1份中间化合物A加到有机溶剂，室温下反应4小时；反应结束后，经硅胶柱提纯干燥后得到中间化合物B，其结构式如下：
[0024][0025]c、按摩尔量份数，将1份2,6
‑
二溴萘
‑
1,4,5,8
‑
四羧酸二酐(CAS:83204
‑
68
‑
6)与2.5份中间化合物B加到有机溶剂，以120℃反应12小时；反应结束后经硅胶柱提出干燥后得到单体M1。
[0026]优选地，步骤a中，所述的有机溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺，溴化烃为C1
‑
C30溴化烷烃。
[0027]优选地，步骤b中，所述的有机溶剂为二氯甲烷与三氟乙酸混合溶剂。
[0028]优选地，步骤c中，所述的有机溶剂为乙酸。
[0029]本专利技术的显著优点为：
[0030](1)本专利技术合成的含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺n
‑
型聚合物，采用经典的Stille偶联缩聚，合成了一系列具有超高的数均分子量的聚合物。
[0031](2)本专利技术所用到的原料均易获得且价格低，且合成工艺简单成熟，整体而言，合成成本低。
[0032](3)本专利技术所制备的共轭聚合物，主链具有刚性平面的大π共轭结构，多巴胺侧链的引入形成杂化性的侧链单元，为聚合物材料提供良好的溶解性，使其具有作为有机场太阳能电池器件的潜力。
[0033](4)本专利技术的聚合物具有较大的光吸收范围，良好的化学稳定性与热稳定性。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例1中聚合物P的合成路线图。
[0035]图2为本专利技术实施例1中的单体M1核磁共振氢谱。
[0036]图3为本专利技术实施例1中的单体M1核磁共振碳谱。
[0037]图4为本专利技术实施例1中的聚合物P核磁共振氢谱。
[0038]图5为本专利技术实施例2中的聚合物P的薄膜紫外
‑
可见光谱。
[0039]图6为本专利技术实施例2中的聚合物P的CV曲线。
[0040]图7为本专利技术实施例2中的聚合物P的热重曲线。
具体实施方式
[0041]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术
的保护范围。
[0042]实施例1、含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物半导体的制备
[0043]本实施例提供1种含多巴胺衍生物侧链的萘酰亚胺聚合物，其结构式如下图所示，其合成路线参见图1。
[0044]其中，R1和R2为C1
‑
C30烷基链，n≥1。
[0045]1.1、单体M1的制备
[0046]单体M1的制备具体包括以下步骤：
[0047](a)中间化合物A的合成
[0048]中间化合物A的结构式为
[0049]R2＝
‑
C
10
H
21
；
[0050]在氩气气氛下，将3,4
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物，其特征在于，所述聚合物的结构式如下所示：其中，R1和R2为C1
‑
C30烷基链，n≥1。2.如权利要求1所述的含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将单体M1，单体M2，甲基锡单体M3，催化剂和配体，溶于无水有机溶剂中；在氩气气氛下加热聚合后，经过索氏提取进行提纯，真空干燥获得深紫色的含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物。3.根据权利要求2所述的含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述单体M1的结构式如下所示：
R2为C1
‑
C30烷基链。4.根据权利要求3所述的含多巴胺衍生侧链的萘酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述单体M1具体制备步骤为：a、按摩尔量份数，将1份3,4
‑
二羟基苯乙基氨基甲酸叔丁酯与2.4份溴化烃以及2.1份碳酸钾加入到有机溶剂，以80℃反应12小时；反应结束后，经萃取干燥后得到中间化合物A，其结构式如下：R2为C1
‑
C30烷基链。b、按摩尔量份数，将1份中间化合物A加到有机溶剂，室温下反应4小时；反应结束后，经硅胶柱提纯干燥后得到中间化合物B，其结构式如下：
R2为C1
‑
C30烷基链。c、按摩尔量份数，将1份2,6
‑
二溴萘
‑
1,4,5,8
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓平，朱笔李，肖余发，李俊，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：