[发明专利]一种双缆聚合物的制备方法及应用

说明书

一种双缆聚合物的制备方法及应用，该双缆聚合物为苯并二噻吩二酮‑苯并二噻吩型双缆聚合物结构式如摘要附图。双缆聚合物的制备方法，包括以下步骤：（1）将双烷基溴取代的苯并二噻吩、受体亲核试剂加入到有机溶剂里，待溶解平衡后加入碳酸钾；加热、冷却后加入氯仿和去离子水；分液、洗涤、干燥、旋蒸，得粗产物；（2）将粗产物和苯并二噻吩二酮类双锡试剂按一定比例加入到甲苯和N，N‑二甲基甲酰胺里，溶液脱气处理后，加入钯催化剂和三苯基膦；反应后，产物用甲醇沉淀，过滤；滤饼用溶液剂提取，滤膜抽滤，真空干燥得黑色的聚合物产品。本发明双缆聚合物具有优异的光电性质，可作为有机半导体材料应用于单组分有机太阳能电池材料等。

技术领域

本发明涉及一种双缆聚合物的制备方法及应用，具体涉及一种含苯并二噻吩二酮-苯并二噻吩双缆型共轭聚合物的制备方法与应用，属有机半导体材料技术领域。

背景技术

有机太阳能电池因其质轻、柔性、结构可调、可溶液加工等特点具有潜在的应用前景，近年来成为研究热点。其中，双组分或多组分的本体异质结型太阳能电池的研究最为深入，其能量转换效率已超过14％；然而这类器件存在优化步骤多、稳定性差等缺点，不利于大面积制备。单组分太阳能电池中电子给体与受体通过共价键连接组成单一组分的活性层，可有效简化器件制备工艺，并提高器件稳定性。单组份聚合物的设计主要有“rod-rod”或“rod-coil”型的嵌段共聚物，以及给、受体各自分布在主链与侧链的“double-cable”型共轭聚合物(双缆聚合物)。传统的双缆聚合物主链主要局限于聚(己基噻吩)(P3HT)，使得调节该类材料的光电性质比较受限。目前为止，单组分聚合物太阳能电池的光电能量转换效率相对较低，大都未超过3％。因此，开发新型双缆聚合物应用于单组分有机太阳能电池，提高其光电能量转换效率具有重要的意义和市场价值。

最近，苯并二噻吩(BDT)型聚合物是一类研究比较充分的聚合物给体材料(Chem.Rev.,2016,116,7397)，其正交的几何构型特别适合构建二维的有机聚合物材料(Acc.Chem.Res.,2014,47,1595)，为在侧链引入电子受体，构建双缆聚合物提供了便利。而苯并二噻吩二酮(BDD)类共轭聚合物作为给体材料也有重要应用(J.Mater.Chem.,2017,5,10416)。因此，构建基于苯并二噻吩和苯并二噻吩二酮的双缆共轭聚合物及其衍生物，对于实现高性能的单组分有机太阳能电池具有重要的研究意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的是，为了实现高性能单组分有机太阳能电池先进制备工艺，本发明提出一种双缆聚合物的制备方法及应用。

实现本发明的技术方案如下：

一种双缆聚合物，为苯并二噻吩二酮-苯并二噻吩型双缆聚合物，具有以下结构通式：

其中，

R₁是C₁～C₅₀的直链；

R₂、R₃、R₄独立地是氢、C₁～C₅₀的直链或叉链烷基、C₁～C₅₀的含酰胺键、醚键、酯键的直链或叉链烷基、C₁～C₅₀的直链或叉链全氟代烷基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的杂芳基中的一种；

X₁、X₂、X₃独立地是S、O、Se中的一种；

X₄、X₅、X₆独立地是S、O、Se、CH＝CH中的一种；