[发明专利]一种含N-酰基取代的共轭聚合物及其应用

说明书

本发明属于共轭聚合物以及高分子光电材料的技术领域，具体涉及一种含N‑酰基取代的共轭聚合物及其应用。该共轭聚合物包括至少1个以上的N‑酰基取代酰亚胺环、环形共轭单元组分A、共轭单元组分B，本发明的N‑酰基取代的共轭聚合物是在原有聚合物化学结构的基础上，引入一个或者多个吸电子官能团N‑酰基，具有更强的缺电子能力，使得聚合物具有更低的HOMO、LUMO能级，成为高电子迁移率的N‑型聚合物材料，可作为聚合物受体应用于聚合物太阳能电池中，能够形成高效的全聚合物太阳能电池器件，同时也可作为电子传输层、N‑型半导体等材料用于发光二极管、钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池中。

技术领域

本发明属于共轭聚合物以及高分子光电材料的技术领域，具体涉及一种含N-酰基取代的共轭聚合物及其应用。

背景技术

有机/聚合物光电材料的发展为低成本、大面积光电器件的制备提供了新的途径。20世纪70年代末，Alan J.Heeger等(2000年诺贝尔化学奖获得者)发明了导电高分子，彻底颠覆了以碳原子为基础的有机材料为绝缘体的传统观念，开辟了有机/聚合物半导体电子学这一新兴科学领域，至此有机/聚合物材料的光、电、磁性质逐渐开始被人类所认识，同时基于它们的各种光电器件也引起了人们的关注。

有机/聚合物半导体光电材料不仅具有金属或半导体的电子特性，而且要比金属或晶体半导体容易加工得多，在低温下加工电子材料的可能性给廉价加工电子器件带来了希望。更重要的是可溶液加工的有机/聚合物半导体材料可以作为电子“墨水”，与传统印刷技术(喷墨打印、胶印等)相结合将使电子器件的制造发生革命，同时基于有机/聚合物半导体光电材料的电子器件还可以实现一些需要特殊力学性质的应用(例如柔性器件)。由于这些特殊的优点，有机/聚合物光电材料十分适合工业化生产和推广，具有十分广大的商业化前景。

自从1987年美国柯达公司邓青云研究组[Tang,C.W.；Van Slyke S.A et.al；Appl.Phys.Lett.1987,51,913.]提出了有机小分子薄膜电致发光器件和1990年英国剑桥大学研究组R.H.Friend[Burroughes,J. H.；Bradley,D.D.C.；Friend,R.H；Holmes,A.B.et.Al；Nature 1990, 347,539.]提出了有机聚合物薄膜电致发光器件以来，有机平板显示技术取得巨大的进展，目前已经步入产业化阶段，成为取代液晶显示器的下一代产品。与此同时，有机太阳电池、有机场效应晶体管、有机生物以及化学传感器等有机光电领域也取得蓬勃发展。尤其近年来，由于能源消耗与日俱增以及对低碳环保的要求，煤石油天然气等传统能源储量有限，并且有污染、排放温室气体，因此以太阳能为代表的可再生洁净能源越来越被人们所重视，有机太阳薄膜电池十分火热，最近两年有机薄膜电池的效率频创新高，被业界所看好，市场化前景十分光明。

在众多光电材料中，含有酰亚胺单元(化学结构如图1所示)的光电材料在有机电致发光，太阳电池，化学和生物传感器以及场效应晶体管等器件中已得到广泛的应用[GuoX.et.Al；Chem.Rev.,2014, 114,8943；Chen J.et.Al；Acc.Chem.Res.,2009,42,1709.]。当酰亚胺单元与噻吩、联噻吩、芴、苯并二噻吩等电子给体单元共聚合时，所制备的共轭聚合物，其聚合物的最低未占有分子轨道(LUMO)能级和最高占有分子轨道(HOMO)能级不够低，限制了其应用范围，如不能作为N-型半导体材料或者聚合物受体应用于场效应晶体、有机太阳电池等光电器件中。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺点，在酰亚胺官能团共轭单元上引入具有强吸电子能力的N-酰基取代官能团，提供了一种含N-酰基取代的共轭聚合物及其应用，该共轭聚合物材料具有更低的电子能级结构和红移的吸收光谱，表现出N-型半导体特性、电子传输特性，作为电子受体材料用于有机太阳能电池中，同时不排除部分此类聚合物为P-型半导体材料，而可作为电子给体材料应用于太阳能电池中，太阳能电池可展现出高的开路电压。