一种用于光电器件的共轭聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于光电器件的共轭聚合物及其制备方法，共轭聚合物的结构通式如下：其中，n为10～100之间的自然数；R1为H、或C1～C20的烷基，R2为C1～C10的烷基。该共轭聚合物可以用于有机太阳能电池器件、有机电致发光器件、或有机光存储等中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电器件材料领域，尤其涉及一种光电功能的共辄聚合物及其制备方 法与应用。
技术介绍
有机太阳能电池由于具有无机太阳能电池无法比拟的一些优点，如成本低廉，制 作工艺简单，产品重量轻，可大面积柔性制备等优点，作为一种具有潜力的可再生能源受到 人们的广泛关注。在过去的十年里，有机太阳能电池的性能有了稳步提高，能量转换效率已 接近10 %。 虽然人们在有机太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展，有机太 阳能电池的效率已取得很大提高，但目前有机太阳能电池的能量转换效率仍然比硅太阳能 电池低，原因之一是聚合物的载流子迀移率比无机单晶材料的迀移率低了好几个数量级。 目前所使用的共辄聚合物光电池材料的光谱响应较载，其吸收光谱与太阳光谱不能很好地 匹配，是导致能量转移效率低的另一重要原因 因此，如何拓宽聚合物材料的光吸收范围，使其光吸收范围最大程度地覆盖整个 太阳光光谱将是研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于一种用于光电器件的共辄聚合物及其制备方法和应用。 本专利技术的技术方案如下： -种用于光电器件的共辄聚合物，结构通式如下： 其中，η为10~100之间的自然数为H、或&~&〇的烷基，R2为&~&〇的烷基。 上述用于光电器件的共辄聚合物的制备方法，包括以下步骤： 分别提供具有如下结构式的化合物I和化合物II: 其中，RdH、或的烷基，。的烷基；在保护气体氛围、无水无氧环境下，将所述化合物I和所述化合物II在有机溶剂和 催化剂存在的条件下进行Stille偶合反应，其中，所述化合物I和所述化合物II的摩尔比为 1:1.5~1.5:1，反应温度为80°C~100°C，反应时间为48h~72h，分离纯化后得到具有如下 结构式的共辄聚合物：其中，η为10~100之间的自然数。所述催化剂的加入量为所述化合物II的摩尔数的0.01%~5%;所述催化剂为有 机钯与有机膦配体的混合物。所述有机钯与有机膦配体的混合物中，所述有机钯与所述有机膦配体的摩尔比为 1:5 ~1:10;所述有机钯为三(二亚苄基丙酮)二钯;所述有机膦配体为三(邻甲基苯基)膦。 所述有机溶剂为四氢呋喃、Ν，Ν_二甲基甲酰胺或甲苯。 所述化合物I由如下步骤制得： 提供具有如下结构式的化合物C和化合物D:在保护气体氛围、-78°C的条件下，将二异丙基胺基锂加入所述化合物C的有机溶 液中，其中，所述二异丙基胺基锂和所述化合物C的摩尔比为1:1~1.5:1，搅拌反应2h~3h， 接着向上述体系中加入化合物D进行Wittig-Horner反应，其中，所述化合物D和所述化合物 C的摩尔比为1:2.0~1:2.5反应0.511~111后恢复至室温继续反应1211~1511，分离纯化后得 到具有如下结构式的化合物E:在保护气体氛围、_78°C的条件下，将正丁基锂加入所述化合物E的有机溶液中，其 中，所述正丁基锂和所述化合物E的摩尔比为2.2:1~2.5:1，搅拌反应2h~3h，接着向上述 体系中加入三甲基氯化锡，其中，所述三甲基氯化锡和所述化合物E的摩尔比为2.0:1~ 2.5:1，反应0.511~111后恢复至室温继续反应2011~2411，得到具有如下结构式的化合物1 :所述化合物II由如下步骤制得：提供化合物F和化合物G，所述化合物F的结构式为：所述化合物G的结构式为： 其中，R2为&~&〇的烷基;及在惰性气体保护氛围中，将所述化合物F和化合物G溶于第一溶剂中得到第一混合 液，向所述第一混合液中滴入催化剂和碱，于130°C下搅拌反应4小时，分离纯化后得到所述 化合物II;其中，所述催化剂的摩尔量为所述化合物F的摩尔量的10%，所述碱与所述化合 物G的摩尔比为1:1;所述化合物F和化合物G的摩尔比为1: 2。所述化合物F通过下述方法制得：将2-氨基-5-硝基苯胺加入二氯亚砜(S0C12)中，边搅拌边滴加吡啶，其中2-氨基-5-硝基苯胺与吡啶的固液比为3m〇l:40ml，之后加热至80°C~90°C回流反应24小时，之后除 去过量的二氯亚砜，冷却后加入去离子水沉析，收集固体洗涤后真空干燥得到5-硝基_2，1， 3苯并噻二唑。 将5-硝基-2，1，3苯并噻二唑及氢溴酸溶液混合后在127°C下回流，向5-硝基-2，1， 3苯并噻二唑及氢溴酸(HBr)溶液混合后形成的混合液中滴加液溴(Br2)，回流反应4小时， 之后热过滤，将滤液冷却后再过滤，得到的固体用水洗涤后干燥，再依次用冰醋酸和氯仿重 结晶得到4,7_二溴-5-硝基-2,1，3苯并噻二唑，其中5-硝基-2,1，3苯并噻二唑与氢溴酸的 摩尔比为3:5,5-硝基-2,1，3苯并噻二唑与液溴的摩尔比为2:7。氢溴酸溶液中氢溴酸的质量百分含量为40%。5_硝基-2,1，3苯并噻二唑与质量百 分含量为40 %的氢溴酸溶液的固液比为4mmol:lml。 5-硝基-2，1，3苯并噻二唑与液溴的固液比为60mmol: 11.3ml。 将质量比为102:95的4,7_二溴-5-硝基_2，1，3苯并噻二唑和铜粉(Cu)加入N，N-二 甲基甲酰胺(DMF)，在120°C下反应3小时，将反应液冷却后加入甲苯搅拌过滤，将滤液用饱 和的氯化钠的水溶液和水洗涤，合并有机相，无水硫酸镁干燥、过滤、旋蒸干、无水乙醇重结 晶，得到4，4 ' -二漠_6，6 ' -二硝基-联2，1，3苯并噻二挫。 4,7-二溴-5-硝基-2，1，3苯并噻二唑与01^的固液比为1111〇1 :31^1^与甲苯的体积 比为1: 1。 将摩尔比为1:10的4，4 ' -二溴-6，6 ' -二硝基-联2，1，3苯并噻二唑与SnCl2加入四 氢呋喃(THF)，升温至100°C，回流反应10小时，冷却后使用氢氧化钠溶液将反应液的PH值调 节至8,之后使用无水乙醚萃取，收集有机相并除去其中的有机溶剂得到固体粗产物，固体 粗产物与盐酸混合后，滴加亚硝酸钠溶液，在5°C以下进行重氮化反应30分钟，将反应液滴 加入碘化钾溶液中，剧烈搅拌反应12小时，然后用氢氧化钠溶液将反应液的PH值调节至7， 用无水乙醚萃取，收集有机相后水洗，过滤，之后除去滤液中的有机溶剂得到化合物F(4， 4 ' -二溴-6，6 ' -二碘-联2，1，3苯并噻二唑）。 4，4 二溴-6，6 二硝基-联2，1，3苯并噻二唑与盐酸中氯化氢的摩尔比为20 : 21.7，4，4 ' -二溴-6，6 ' -二硝基-联2，1，3苯并噻二唑与亚硝酸钠的摩尔比为20:37.7，4，4 ' -二溴-6，6 二硝基-联2，1，3苯并噻二唑与碘化钾的质量比为10.3:62。其中，化合物F可用 硅胶层析柱分离，再用甲醇重结晶进行提纯。所述的用于光电器件的共辄聚合物在有机太阳能电池器件、有机电致发光器件、 或有机光存储中的应用。本专利技术的有益效果是： 上述共辄聚合物中，苯并二噻吩具有很好的对称性和平面性，具 有良好的载流子迀移率，是一种优良的电子给体材料，苯并二(苯并噻二唑)具有结构简单、 对称，电子离域性能好等优点，且具有平面结构，载流子迀移率高，是一种非常优异的受体 材料，因此，本专利技术的共辄聚合物能够形成一种很强的给体-受体结构，一方面有利于提高 了材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光电器件的共轭聚合物，其特征在于，结构通式如下：其中，n为10～100之间的自然数；R1为H、或C1～C20的烷基，R2为C1～C10的烷基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戚国锋，
申请(专利权)人：宁波优而雅电器有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33