【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电材料，特别涉及一种聚双噻吩酰亚胺衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、有机太阳能电池(oscs)因其具有轻质、本征柔性、可高通量溶液印刷等优点，在便携式能源、光伏建筑一体化方面展现出巨大的应用前景。目前，活性层由聚合物给体和聚合物受体组成的全聚合物太阳能电池(all-pscs)因其具有良好的光稳定性、热稳定性和机械稳定性而备受学术界和工业界的关注。随着非富勒烯小分子受体的兴起与发展，有机太阳能电池的能量转换效率(pce)已经超过20％。然而，与非富勒烯受体的蓬勃发展形成鲜明对比的是，高性能的、普适性优异、批次稳定的聚合物给体的发展滞后。
2、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有机太阳能电池中实现了超过18％的能量转换效率。此外，在聚合物给体的制备过程中，由于聚合物本身的合成控制较难、批次差异大，使得器件重复性较差；并且现有技术中的聚合物给体往往只能与单一的特定受体结合实现高效率，而与其他受体结合时的效率并不高，即聚合物给体普适性一般。因此，开发新型高性能、普适性优异、批次稳定的聚合物给体材料具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，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一种光电材料；本专利技术的目的之四在于提供聚双噻吩酰亚胺衍生物或
2、本专利技术的基本原理说明如下：
3、双噻吩酰亚胺(bithiopheneimide，bti)是一种基于强拉电子酰亚胺基团的缺电子受体基元，它具有较高的分子平面性和溶解性；侧链工程是对有机分子结构进行修饰的一种方法，能够在保持物质原有物理性质的情况下微调结晶性与分子堆积，精准调节溶解性与兼容性，同时对光吸收和分子能级的影响较小。本专利技术通过侧链工程微调双噻吩酰亚胺中n原子的侧链长度，使得所得单体具有更好的溶解性与分子结晶能力，进而使得衍生出的聚双噻吩酰亚胺衍生物具有更宽的带隙。聚双噻吩酰亚胺衍生物在保持双噻吩酰亚胺基本物理性质的同时，溶解性、聚集性和结晶性得到调节，可作为光电材料，应用于全聚合物太阳能电池中时，有利于提高有机太阳能电池的光电转换效率。
4、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
5、本专利技术的第一方面提供了一种聚双噻吩酰亚胺衍生物，结构式如式i所示：
6、
7、其中，r选自烷基、硅烷基链、酯基链、醚链、硫醚链、聚乙二醇链；π基团为π-共轭结构基团；n为1～5000之间的自然数。
8、优选地，所述r1和r2分别独立地选自以下基团中的任意一种：
9、
10、其中，虚线表示基团的连接位置；m为1～20之间的自然数。
11、优选地，所述π基团选自以下基团中的任意一种：
12、
13、
14、
15、
16、
17、
18、
19、其中，r、r1、r2分别独立地为氢、烷基、烯烃基、硅烷基、酯基、醚链、硫醚链；虚线代表基团的连接部位。
20、本专利技术的第二方面提供了本专利技术第一方面所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物的制备方法，包括以下步骤：
21、s1、化合物a与2-丁基辛胺反应生成化合物b
22、s2、将所述化合物b与n-溴代琥珀酰亚胺反应，得到化合物c
23、s3、将所述化合物c与三甲基(3-取代噻吩-2-基)锡烷反应，得到化合物d
24、s4、将所述化合物d溶解并与n-溴代琥珀酰亚胺反应，得到化合物e
25、s5、将所述化合物e与2,5-双(三甲基锡)基聚合物进行微波聚合，即得。
26、优选地，所述步骤s1中，化合物a与2-丁基辛胺的摩尔比为1:(0.8～1.2)；进一步优选地，化合物a与2-丁基辛胺的摩尔比为1:(0.9～1.1)；在本专利技术一些优选的实施例中，化合物a与2-丁基辛胺的摩尔比为1:1。
27、优选地，所述步骤s1还包括使用助剂；所述助剂包括乙酸酐(ac2o)和4-二甲氨基吡啶(dmap)。
28、优选地，所述化合物a、乙酸酐和4-二甲氨基吡啶(dmap)的摩尔比为1:(0.9～1.2):(0.9～1.2)；进一步优选地，所述化合物a、乙酸酐和4-二甲氨基吡啶(dmap)的摩尔比为1:(1～1.2):(1～1.2)。
29、优选地，所述步骤s2中，化合物b与n-溴代琥珀酰亚胺(nbs)的摩尔比为1:(1.3～1.7)；进一步优选地，化合物b与n-溴代琥珀酰亚胺(nbs)的摩尔比为1:(1.4～1.6)；在本专利技术一些优选的实施例中，化合物b与n-溴代琥珀酰亚胺(nbs)的摩尔比为1:1.5。
30、优选地，所述步骤s2还包括使用溶剂；所述溶剂包括氯仿和乙酸的混合溶液。
31、优选地，所述氯仿和乙酸的体积比为1:(0.8～1.2)；进一步优选地，所述氯仿和乙酸的体积比为1:(0.9～1.1)；在本专利技术一些优选的实施例中，所述氯仿和乙酸的体积比为1:1。
32、优选地，所述步骤s3中，化合物c与三甲基(3-取代噻吩-2-基)锡烷的摩尔比为1:(0.8～1.2)；进一步优选地，化合物c与三甲基(3-取代噻吩-2-基)锡烷的摩尔比为1:(0.9～1.1)；在本专利技术一些优选的实施例中，化合物c与三甲基(3-取代噻吩-2-基)锡烷的摩尔比为1:1。
33、优选地，所述步骤s3还包括使用催化剂；所述催化剂包括四(三苯基膦)钯(pd(pph3)4)。
34、优选地，所述化合物c与催化剂的摩尔比为1:(0.8～1.2)；进一步优选地，所述化合物c与催化剂的摩尔比为1:(0.9～1.1)；在本专利技术一些优选的实施例中，所述化合物c与催化剂的摩尔比为1:1。
35、优选地，所述步骤s3还包括使用溶剂，所述溶剂包括甲苯；进一步优选地，所述甲苯为无水甲苯。
36、优选地，所述甲苯的用量为40～70ml；进一步优选地，所述甲苯的用量为40～60ml。
37、优选地，所述步骤s3中，所述溶解在惰性气氛下进行；所述惰性气氛包括氩气。
38、优选地，所述步骤s3中，所溶解在加热条件下进行。
39、优选地，所述加热的温度为105～115℃；进一步优选地，所述加热的温度为108～112℃。
40、优选地，所述加热的时间为10～13h；进一步优选地，所述加热的时间为11～13h。
41、优选地，所述步骤s4中，化合物d溶解于三氯甲烷与乙酸的混合溶液；所述三氯甲烷与乙酸的混合溶液的体积为40～70ml；进一步优选地，所述三氯甲烷与乙酸的混合溶液的体积为40～60ml。
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1.一种聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，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R1和R2分别独立地选自以下基团中的任意一种：
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基团选自以下基团中的任意一种：
4.权利要求1～3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，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，化合物A与2-丁基辛胺的摩尔比为1:(0.8～1.2)；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，化合物C与三甲基(3-取代噻吩-2-基)锡烷的摩尔比为1:(0.8～1.2)；
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，化合物D溶解于三氯甲烷与乙酸的混合溶液；
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，化合物E与2,5-双(三甲基锡)基聚合物的摩尔比为1:(0.8～1.2)；
9.一种光电材料，其特征在于，包括权利
10.权利要求1～3任一项所述的聚双噻吩酰亚胺衍生物，或者是权利要求9所述的光电材料在全聚合物太阳能电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种聚双噻吩酰亚胺衍生物，其特征在于，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r1和r2分别独立地选自以下基团中的任意一种：
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基团选自以下基团中的任意一种：
4.权利要求1～3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，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，化合物a与2-丁基辛胺的摩尔比为1:(0.8～1.2)；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所...
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