【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电材料，具体涉及一种聚双噻吩酰亚胺衍生物及其制备方法与应用。
技术介绍
1、目前全聚合物太阳能电池(all-pscs)以其良好的光稳定性、热稳定性、机械稳定性而备受学术界和工业界的关注。随着非富勒烯受体的飞速发展，能量转换效率(pce)已经超过18％。然而，与非富勒烯受体的蓬勃发展形成鲜明对比的是，匹配的、优秀的聚合物给体的发展滞后。到目前为止，只有少数聚合物给体，例如：pbdb-tf即pm6、d18及其衍生物在单结二元共混oscs中实现了超过18％的效率。因此，探索新型高效聚合物给体材料是必要的。
2、目前高效率聚合物给体的构筑策略往往是给电子单元与吸电子单元交替共聚而成。在各种有效a单元中，酰亚胺官能化芳烃因其吸电子性能强、平面性好、烷基在n位上的溶解性优异，被广泛应用于大量高性能d-a型聚合物供体和受体中。尽管如此，酰亚胺基聚合物给体往往因为与非富勒烯受体兼容性差而逐渐落后，从而影响有机太阳能电池效率。因此，亟需研发一种新型聚双噻吩酰亚胺衍生物光电材料，以制得有效提高all-pscs的电池效率的酰亚胺基聚合物给体。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种聚双噻吩酰亚胺衍生物。本专利技术的目的之二在于提供这种聚双噻吩酰亚胺衍生物的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供这种聚双噻吩酰亚胺衍生物的应用。本专利技术的目的之四在于提供一种全聚合物太阳能电池
2、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方
3、本专利技术第一方面提供了一种聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，其结构式如式i所示：
4、
5、其中，所述ra和rb分别独立地为烷基、烯烃基、硅烷基、酯基、醚链、硫醚链；所述π基团为π-共轭结构基团；n为1～5000之间的自然数；x为f、cl、cn中的任意一种。
6、优选地，所述ra和rb分别独立地选自以下基团的任意一种：
7、
8、其中，虚线表示基团的连接位置；m为1-20。
9、优选地，所述π基团选自以下任意一种：
10、
11、
12、
13、
14、
15、
16、
17、其中，r、r1、r2分别独立地为烷基或氢；虚线代表基团的连接部位。
18、更优选地，所述r、r1、r2分别独立地为其中x和y分别独立地为1-20；虚线代表基团的连接部位。
19、本专利技术第二方面提供了第一方面所述聚双噻吩酰亚胺衍生物的制备方法，包括如下步骤：
20、s1、化合物a经反应制得化合物b
21、s2、化合物b经水解和反应制得化合物c
22、s3、化合物c与含ra的胺化合物反应制得化合物d
23、s4、化合物d与三丁基(3-取代噻吩-2-基)锡烷反应制得化合物e
24、
25、s5、化合物e与溴化剂反应制得化合物f
26、s6、化合物f与双(三甲基锡)基π-共轭结构化合物进行聚合反应得到聚合物g即制得聚双噻吩酰亚胺衍生物；
27、其中，所述ra、rb、π基团、n、x的定义如前所述。
28、优选地，在步骤s1中，所述反应的反应温度为50-70℃，所述反应的反应时间为2-5h。
29、更优选地，在步骤s1中，所述反应的反应温度为55-65℃，所述反应的反应时间为2-4h。
30、优选地，在步骤s2中，所述反应的反应温度为70-100℃，所述反应的反应时间为8-16h。
31、更优选地，在步骤s2中，所述反应的反应温度为80-90℃，所述反应的反应时间为10-14h。
32、优选地，在步骤s3中，所述反应的反应温度为100-140℃，所述反应的反应时间为2-5h。
33、更优选地，在步骤s3中，所述反应的反应温度为110-130℃，所述反应的反应时间为2-4h。
34、优选地，在步骤s4中，所述反应的反应温度为100-140℃，所述反应的反应时间为11-15h。
35、更优选地，在步骤s4中，所述反应的反应温度为100-120℃，所述反应的反应时间为11-13h。
36、优选地，在步骤s5中，所述反应的反应温度为15-40℃，所述反应的反应时间为2-5h。
37、更优选地，在步骤s5中，所述反应的反应温度为20-30℃，所述反应的反应时间为2-4h。
38、优选地，在步骤s6中，所述反应的反应温度为130-170℃，所述反应的反应时间为2-5h。
39、优选地，在步骤s6中，所述反应在微波下进行。
40、优选地，所述化合物a是由包括如下步骤的制备方法制得：
41、化合物a1与溴化剂反应制得化合物a2化合物a2与四正丁基氟化铵反应制得化合物a；其中，所述a1中的x如前所述。
42、优选地，所述步骤s1中还包括使用催化剂，所述催化剂为双(苯甲腈)氯化钯。
43、优选地，所述步骤s6中还包括使用催化剂，所述催化剂为三(二苄基丙酮)二钯或乙酸钯。
44、优选地，所述步骤s6中还包括使用磷配体。
45、更优选地，所述磷配体选自三(邻甲基苯基)磷、2-(二叔丁基磷)联苯和三(2-呋喃基)磷中的至少一种。
46、本专利技术第三方面提供了第一方面所述聚双噻吩酰亚胺衍生物在光电材料中的应用。
47、本专利技术第四方面提供了一种全聚合物太阳能电池，包括第一方面所述聚双噻吩酰亚胺衍生物。
48、本专利技术的有益效果是：
49、1、本专利技术提供一种聚双噻吩酰亚胺衍生物，通过在强吸电子基团双噻吩酰亚胺基团上的噻吩的β位引入拉电子基团，可有效降低聚合物的分子能级，改变吸收范围，改善分子堆积，精细调控聚合物的溶解性、分子能级、聚集性和结晶性。本专利技术的聚双噻吩酰亚胺衍生物由双噻吩酰亚胺基团与π-共轭结构基团共聚制得，可作为聚合物给体材料，基于该材料所制得的全聚物太阳能电池表现出较高的光电转换效率
50、2、本专利技术的聚双噻吩酰亚胺衍生物引入f原子作为拉电子基团，f原子是电负性最强的原子，进而使得单体具有更强电负性，所制得聚双噻吩酰亚胺衍生物的光伏材料具有更加蓝移的吸收和更低的分子轨道能级，同时由于其原子半径小，使得引入氟原子并不会引起不必要空间位阻。此外，引入f原子后可以形成分子内非共价相互作用，改善分子堆积，有利于提高载流子迁移率和有机太阳能电池的光电转换效率。
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1.一种聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，其结构式如式I所示：
2.根据权利要求1所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，所述Ra和Rb分别独立地选自以下基团的任意一种：
3.根据权利要求1所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，所述π基团选自以下任意一种：
4.根据权利要求3所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，所述R、R1、R2分别独立地为其中x和y分别独立地为1-20；虚线代表基团的连接部位。
5.权利要求1至4任一项所述聚双噻吩酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述制备方法的反应条件选自以下的一种或多种：
7.根据权利要求5所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述化合物a是由包括如下步骤的制备方法制得：
8.根据权利要求5所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括使用催化剂，所述催化剂为双(苯甲腈)氯化钯；
9.权利要求1-4任一项所述聚双噻吩酰亚胺
10.一种全聚合物太阳能电池，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述聚双噻吩酰亚胺衍生物。
...【技术特征摘要】
1.一种聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，其结构式如式i所示：
2.根据权利要求1所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，所述ra和rb分别独立地选自以下基团的任意一种：
3.根据权利要求1所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，所述π基团选自以下任意一种：
4.根据权利要求3所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，所述r、r1、r2分别独立地为其中x和y分别独立地为1-20；虚线代表基团的连接部位。
5.权利要求1至4任一项所述聚双噻吩酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙会靓，刘茜，安明伟，卢俊逸，李贺楠，梁啟明，牛利，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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