引入重原子硒的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备及用途制造技术

本发明专利技术公开了一种引入重原子硒的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备及用途；所述共轭聚合物如式(I)所示：

【技术实现步骤摘要】
引入重原子硒的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备及用途
本专利技术涉及一种引入重原子硒的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备及用途。
技术介绍
随着不可再生能源的日益枯竭，人类面临着严重的能源危机，对可再生能源的利用就显得尤其重要。发展太阳能电池尤其是柔性的有机太阳能电池就成为解决能源问题的有效途径。异靛蓝及其衍生物常用作有机太阳能电池活性层材料的构筑单元，因其本身具有一些优异性能如：较宽的吸收范围，较大的摩尔消光系数，较大的共轭平面，较好的溶解度。重原子引入半异靛蓝会对单体及共轭聚合物的性质产生哪些影响，以及对有机太阳能电池性能的影响，目前还没有报道。本专利技术通过不同位置引入重原子，得到了两种共轭聚合物，得到了初步的结论，填补了重原子对半异靛蓝的性质影响研究的空白。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种引入重原子硒的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备及用途。具体是提供一种基于半异靛蓝和硒吩链接的单体(SEI)和噻吩共聚物(PSEI-T)及半异靛蓝和噻吩链接的单体(TEI)和硒吩的共聚物(PTEI-S)的合成方法，两种共聚物作为有机半导体活性层中的给体材料在有机聚合物太阳能电池中的应用。本专利技术揭示的合成方法简单、产率高，得到的聚合物吸收范围宽，摩尔消光系数高，热稳定性好，作为有机太阳能电池中良好的给体材料展现了广阔的应用前景。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：第一方面，本专利技术涉及一种异靛蓝衍生物共轭聚合物，所述共轭聚合物为如式(I)所示的聚合物PTEI-S或PSEI-T：R为C8～C20烷基链，1000≥n﹥1。第二方面，本专利技术涉及一种所述的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：S1、单体TEI与双甲基锡硒吩在Pd2(dba)3作为催化剂、P(o-tol)3作为配体、甲苯为溶剂的条件下，发生Stille偶联反应生成聚合物PTEI-S；S2、单体SEI与双甲基锡噻吩在Pd2(dba)3作为催化剂、P(O-tol)3作为配体、甲苯为溶剂的条件下，发生Stille偶联反应生成聚合物PSEI-T。优选的，所述单体SEI是通过化合物1与化合物2在甲醇作为溶剂、吡啶作为催化剂的条件下发生Knoevenagel缩合反应生成的。优选的，吡啶与甲醇的体积比为1:10～1:100，化合物1与化合物2的摩尔比为1:1～1:1.5。优选的，缩合反应温度为80～100℃，缩合反应时间为12～48小时。优选的，所述单体TEI是通过化合物1与化合物5在甲醇作为溶剂、吡啶作为催化剂的条件下发生Knoevenagel缩合反应生成的。优选的，吡啶与甲醇的体积比为1:10～1:100，化合物1与化合物5的摩尔比为1:1～1:1.5。优选的，缩合反应温度为80～100℃，缩合反应时间为12～48小时。优选的，步骤S1中，化合物TEI与双甲基锡硒吩(化合物3)的摩尔比为1:1～1:1.5，反应温度为60～110℃，反应时间3～24小时。优选的，步骤S2中，化合物SEI与双甲基锡噻吩(化合物4)的摩尔比为1:1～1:1.5，反应温度为60～110℃，反应时间3～24小时。第三方面，本专利技术涉及一种所述的异靛蓝衍生物共轭聚合物作为活性层中的给体材料在有机薄膜太阳能电池中的用途。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术中首次将重原子硒引入到半异靛蓝结构中，并通过控制硒吩与噻吩的空间位置得到两种聚合物，发现了重原子硒对聚合物的紫外吸收光谱及电化学性质的影响。对今后人们将重原子硒的引入具有重大指导意义。通过半异靛蓝酰基上的氧原子与噻吩上的硫原子或硒吩上的硒原子之间存在的非共价键相互作用增加了半异靛蓝平面与噻吩或硒吩平面的共平面性。2、本专利技术揭示的合成方法简单高效，原材料便宜，得到的聚合物溶解性好，能带隙窄，紫外吸收光谱范围广，是良好的聚合物太阳能电池给体材料，具有良好的应用前景。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为实施例1聚合物PSEI-T和PTEI-S的合成路线图；图2为实施例1化合物SEI的核磁氢谱图；图3为实施例1化合物SEI的核磁碳谱图；图4为实施例1化合物TEI的核磁氢谱图；图5为实施例1化合物TEI的核磁碳谱图；图6为单体SEI和TEI在氯仿溶液中的紫外吸收光谱图；图7为聚合物PSEI-T和PTEI-S在氯仿溶液中的紫外吸收光谱图；图8为聚合物PSEI-T和PTEI-S的固体薄膜紫外吸收光谱图；图9为聚合物PSEI-T和PTEI-S的循环伏安曲线；图10为聚合物PSEI-T和PTEI-S的J-V曲线。具体实施方式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。实施例1、制备半异靛蓝衍生物单体以及与噻吩和硒吩的共轭聚合物本实施例提供了一种半异靛蓝衍生物单体以及与噻吩和硒吩的共轭聚合物的制备方法。其结构式如表1所示，其单体及聚合物的合成路线如图1。表1本实施例还涉及聚合物PSET-T和PTEI-S的制备方法，具体包括以下步骤：(a)化合物1的合成化合物1的结构式为化合物TEI的结构式为其详细的制备方法见文献《JianWu,JingdeChen,HaoHuang,ShengxiaLi,HongweiWu,ChaoHu,JianxinTang,andQingZhang；(Z)-(Thienylmethylene)oxindole-BasedPolymersforHighPerformanceSolarCells.Macromolecules2016,49,2145-2152》.(b)化合物2的合成路线化合物2的结构式为其详细的制备方法见文献《DmitryN.Antonov，LeonidI.Belen'Kii，SaloGronowitz；Ontheselectivityinthebrominationofselenophene‐2‐carbonylderivativesinthepresenceofaluminumtrichloride：JournalofHeterocyclicChemistry1995，32,53-55》.(c)化合物3和4的结构式为其详细制备方法见文献《ShaohuaShi,JianyuYuan,GuanqunDing,MichaelFord,KunyuanLu,GuozhengShi,JianxiaSun,XufengLing,YongLi,andWanliMa；ImprovedAll-PolymerSolarCellPerformancebyUsingMatchedPolymerAcceptor：Adv.Funct.Mater.2016,26,5669–5678》.《Chen,C.H；Hsieh,C.H；Dubosc,M；Cheng,Y.J；HsuC.S；SynthesisandCharacterizationofBridgedBithiophene-BasedConjugatedPolymersforPhotovoltaicApplicati本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异靛蓝衍生物共轭聚合物，所述共轭聚合物为如式(I)所示的聚合物PTEI‑S或聚合物PSEI‑T：

【技术特征摘要】
1.一种异靛蓝衍生物共轭聚合物，所述共轭聚合物为如式(I)所示的聚合物PTEI-S或聚合物PSEI-T：R为C8～C20烷基链，1000≥n﹥1。2.一种如权利要求1所述的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、单体TEI与双甲基锡硒吩在Pd2(dba)3作为催化剂、P(o-tol)3作为配体、甲苯为溶剂的条件下，发生Stille偶联反应生成聚合物PTEI-S；S2、单体SEI与双甲基锡噻吩在Pd2(dba)3作为催化剂、P(O-tol)3作为配体、甲苯为溶剂的条件下，发生Stille偶联反应生成聚合物PSEI-T。3.如权利要求2所述的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备方法，其特征在于，所述单体SEI是通过化合物1与化合物2在甲醇作为溶剂、吡啶作为催化剂的条件下发生Knoevenagel缩合反应生成的。4.如权利要求3所述的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备方法，其特征在于，吡啶与甲醇的体积比为1:10～1:100，化合物1与化合物2的摩尔比为1:1～1:1.5。5.如权利要求3所述的异靛蓝衍生物共轭聚合物的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冬，张清，王筱湛，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31