一种含苯并二噻吩-4,5-二酮的共轭高分子材料及制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种含苯并二噻吩

【技术实现步骤摘要】
一种含苯并二噻吩
‑
4,5
‑
二酮的共轭高分子材料及制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及有机高分子半导体材料
，尤其是涉及一种含苯并二噻吩
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4,5
‑
二酮的共轭高分子材料及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]聚合物太阳能电池(PSCs)由于其制备简单、轻量化和大面积卷对卷加工的潜力引起了人们的广泛关注(Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,58
–
77；Nat.Photon.2012,6,153
–
161；Acc.Chem.Res.2012,45,723
–
733；Energy Environ.Sci.2015,8,1160
–
1189；Acta Polym.Sin.2019,50,988
–
1046.)。最近，使用共轭聚合物作为电子给体(D)材料、小分子电子受体作为受体(A)材料的体异质结PSCs取得了巨大的进展，其能量转化效率(PCE)已经超过18％(Sci.Bull.2020,65,272
‑
275.)。
[0003]全聚合物太阳能电池(All
‑
PSCs)由于电子给体材料与受体材料均使用聚合物，因而具有其独特的优势，比如良好的形貌稳定性以及机械稳定性(Acc.Chem.Res.2016,49,2424
–
2434；Chem.Rev.2019,119,8028
–
8086.)。然而与使用小分子非富勒烯作为电子受体的PSCs相比，All
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PSCs的发展仍远远落后，主要在于有限的化学结构限制了All
‑
PSCs的能量转换效率。
[0004]当前，只有少数基于D
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A结构的PSCs的能量转换效率可以达到15％，它们使用的给体包括PM6、PTQ10、P2F
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EHp、D16和W1(Sci.China.Chem.2019,62,746
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52；Sci.Bull.2019,64,1573
–
6；Nat.Commun.2018,9,743.)。限制PSCs能量转换效率的主要因素在于现有的聚合物体系吸收光谱窄、摩尔吸收系数低等。
[0005]对现有文献调研发现，中国专利公开号CN108727566A，专利名称为：一类基于咔唑
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蒽结构的空穴传输聚合物材料的开发与应用，该专利技术主要在于咔唑结构单元控制最高占据分子轨道(HOMO)能级，蒽单元提供较高载流子迁移率，保证这类材料具有能级匹配、高载流子迁移率优异性能，可应用于钙钛矿太阳能电池、有机发光二极管、有机薄膜晶体管、有机太阳能电池、有机存储领域。
[0006]中国专利公开号CN109293887A，专利名称为一类基于三苯胺
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蒽结构空穴传输聚合物材料的开发及其在钙钛矿太阳能电池中的应用，该专利技术主要在于三苯胺结构单元的HOMO与钙钛矿材料的HOMO能级匹配，蒽单元具有较大分子平面，分子间易于堆积，具有较高载流子迁移率；两种协同效应使得三苯胺
‑
蒽结构的聚合物材料具有与钙钛矿材料能级匹配、高载流子迁移率的优异性能。
[0007]中国专利公开号CN108610471A，专利名称为：一种可光交联的空穴传输聚合物及其制备方法与应用。该专利技术主要在于由咔唑、三苯胺或两者的共聚物组成的空穴传输基团，采用肉桂酸酯作为光交联基团，无须光敏剂，对器件的稳定性不会造成影响，可应用于电致发光器件、光伏电池、非线性光学器件或传感器。
[0008]以上现有技术中涉及的材料是基于咔唑
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蒽结构或基于三苯胺
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蒽结构。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的就是为了提供一种新的含苯并二噻吩
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4,5
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二酮的共轭高分子材料及其制备方法与应用。
[0010]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0011]一种含有苯并二噻吩
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4,5
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二酮的共轭高分子材料，化学结构如式Ⅰ所示：
[0012][0013]其中，n为2
‑
2000的正整数；π和Ar独立地为芳香共轭单元。
[0014]进一步地优选，所述π选自以下结构中的一种：
[0015][0016][0017]进一步地优选，所述π中，R1选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、三十烷基、异丙基异丁基、2
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乙基己基、2
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丁基己基、2
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丁基辛基、2
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己基辛基、2
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己基癸基、2
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己基十二烷基、2
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辛基癸基、2
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辛基十二烷基、2
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辛基十四烷基、2
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辛基十六烷基、2
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癸基十二烷基、2
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癸基十四烷
基、2
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癸基十六烷基、2
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十二烷基十四烷基、2
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十二烷基十六烷基或2
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十二烷基十八烷基中的一种；
[0018]进一步地优选，所述π中，X1为氢、氟或氯。
[0019]进一步地优选，所述Ar选自以下结构中的一种：
[0020][0021][0022]进一步地优选，所述Ar中，R2选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、三十烷基、异丙基异丁基、2
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乙基己基、2
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丁基己基、2
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丁基辛基、2
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己基辛基、2
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己基癸基、2
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己基十二烷基、2
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辛基癸基、2
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辛基十二烷基、2
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辛基十四烷基、2
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辛基十六烷基、2
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癸基十二烷基、2
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癸基十四烷基、2
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癸基十六烷基、2
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十二烷基十四烷基、2
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十二烷基十六烷基或2
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十二烷基十八烷基中的一种；
[0023]进一步地优选，所述Ar中，X2为氢、氟、氯或溴。
[0024]进一步地优选，所述含有苯丙二噻吩
‑
4,5
‑
二酮的共轭高分子材料选自以下结构中的一种或几种：
[0025][0026][0027]一种含有苯丙二噻吩
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4,5
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二酮的共轭高分子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有苯丙二噻吩
‑
4,5
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二酮结构的共轭高分子材料，其特征在于，化学结构如式Ⅰ所示：式Ⅰ中，n为2
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2000的正整数；π和Ar独立地为芳香共轭单元。2.根据权利要求1所述的一种含有苯丙二噻吩
‑
4,5
‑
二酮的共轭高分子材料，其特征在于，所述的π选自以下结构中的一种：
所述π中，R1选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、三十烷基、异丙基异丁基、2
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乙基己基、2
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丁基己基、2
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丁基辛基、2
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己基辛基、2
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己基癸基、2
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己基十二烷基、2
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辛基癸基、2
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辛基十二烷基、2
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辛基十四烷基、2
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辛基十六烷基、2
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癸基十二烷基、2
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癸基十四烷基、2
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癸基十六烷基、2
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十二烷基十四烷基、2
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十二烷基十六烷基或2
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十二烷基十八烷基中的一种；所述π中，X1为氢、氟或氯。3.根据权利要求1所述的一种含有苯丙二噻吩
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4,5
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二酮的共轭高分子材料，其特征在于，所述的Ar选自以下结构中的一种：
所述Ar中，R2选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、三十烷基、异丙基异丁基、2
‑
乙基己基、2
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丁基己基、2
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丁基辛基、2
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己基辛基、2
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己基癸基、2
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己基十二烷基、2
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辛基癸基、2
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辛基十二烷基、2
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辛基十四烷基、2
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辛基十六烷基、2
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癸基十二烷基、2
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癸基十四烷基、2
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癸基十六烷基、2
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十二烷基十四烷基、2
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十二烷基十六烷基或2
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十二烷基十八烷基中的一种；
所述Ar中，X2为氢、氟、氯或溴。4.根据权利要求1所述的一种含有苯丙二噻吩
‑
4,5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正，陈春海，王明，唐正，马在飞，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：