[发明专利]一种含二氟萘并噻吩二酮吸电子单元的共轭聚合物及其合成方法与应用

说明书

本发明公开了一种含二氟萘并噻吩二酮吸电子单元的共轭聚合物及其合成方法与应用，属于聚合物应用于光电子材料与器件领域。本发明所制备的共轭聚合物采用含有双氟取代的苯并杂环结构，氟原子与给电子单元形成非键作用，增强了载流子在平面、刚性的主链结构中传输，有利于获得高的迁移率。并且此类共轭聚合物具有较宽的光学带隙，适合与窄带隙的小分子受体搭配实现吸收光谱的互补，因此可用于制作聚合物发光二极管器件，聚合物场效应晶体管和聚合物太阳能电池的活性层。

技术领域

本发明涉及聚合物应用于光电子材料与器件领域，具体涉及一种含二氟萘并噻吩二酮吸电子单元的共轭聚合物。

背景技术

随着人类社会的发展，煤、石油和天然气等传统不可再生能源储量日益减少，寻求可持续发展的新能源已刻不容缓。太阳能作为一种绿色可再生能源，取之不尽，用之不竭。有机太阳电池作为解决能源问题的重要手段之一，具有材料易得、轻质、柔性和大面积制备薄膜器件等优点，得到了科学家们的广泛关注。有机太阳能电池活性层材料的种类繁多并且化学结构容易修饰，制备提纯简便，在材料来源和成本方面具有显著的优势。并且有机太阳能电池可大面积制备卷对卷柔性薄膜器件，因而具有巨大的商业应用前景。目前，尽管有机共轭聚合物材料种类众多，但具有宽吸收以及高载流子迁移率的材料比较少，为了实现更高效的光电转换效率，研制出新型高性能的给体聚合物材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对目前新型共轭分子材料开发的不足，设计合成能量转换效率较高的含1,3-二R-6,7-二氟萘并[2,3-c]噻吩-4,9-二酮吸电子单元的共轭聚合物给体材料。

本发明的另一目的在于提供所述的一种含1,3-二R-6,7-二氟萘并[2,3-c]噻吩-4,9-二酮吸电子单元的共轭聚合物的合成方法与应用。

本发明通过以下技术方案实现。

一种含二氟萘并噻吩二酮吸电子单元的共轭聚合物即含1,3-二R-6,7-二氟萘并[2,3-c]噻吩-4,9-二酮吸电子单元的共轭聚合物，其结构式为：

式中，R为氢原子或烷基链；Ar1、Ar2为芳香基团；D为电子给体单元；所述电子给体单元D与1,3-二R-6,7-二氟-5,8-Ar1,Ar2萘并[2,3-c]噻吩-4,9-二酮吸电子单元以共轭方式相连，n为所述共轭聚合物的聚合度，所述n为1～10000的自然数。

优选地，所述烷基链为碳原子数为1～24的直链、支链、环状烷基链，或所述直链、支链、环状烷基链中一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基或硝基取代，氢原子被卤素原子、氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、氨基正离子、酯基、氰基、硝基取代。

优选地，所述Ar1或Ar2包括如下结构的至少一种：

R₁为氢原子或烷基链，或所述烷基链中的一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、硝基、苯基或噻吩基取代，或所述烷基链中的一个或多个氢原子被卤素原子取代。

优选地，所述电子给体单元D包括如下结构的至少一种：

其中，R₂、R₃为氢原子或烷基链，或烷基链中的一个或多个碳原子被氧原子、卤素原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、硝基、苯基或噻吩基取代，或烷基链中的一个或多个氢原子被卤素原子取代。

优选地，R₁、R₂、R₃为碳原子数为1～30的直链、支链或者环状烷基链。