[发明专利]含苯并二呋喃-苯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机材料技术领域，特别是涉及含有苯并二呋喃-苯并二(苯并噻二唑)共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

有机太阳能电池是一种新型的太阳能电池，相对于无机半导体材料来源有限，价格昂贵，有毒，制备工艺复杂，成本太高等而言，它具有无机太阳能电池无法比拟的一些优点，如材料来源广泛，结构多样性和可调控性，成本低廉，安全环保，制作工艺简单，产品重量轻，可大面积柔性制备等等，可以广泛应用在建筑、照明和发电等多种领域，具有重要的发展和应用前景。因此，国内外众多的研究机构和企业等都给予了相当的关注和投入。然而，到目前为止，有机太阳能电池的光电转换效率比无机太阳能电池还是要低很多。因此，开发新型的有机半导体材料对于提高有机太阳能电池的效率具有重要意义。

目前聚合物太阳能电池的能量转换效率仍然比硅太阳能电池低，原因之一是由于聚合物的载流子迁移率比无机单晶材料的迁移率低了好几个数量级。目前所使用的共轭聚合物光电池材料的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。为进一步提高聚合物太阳能电池的性能，一方面可采用具有较宽吸收光谱的极窄带隙聚合物做给体和受体，提高对太阳能的吸收利用，另一方面可采用退火、加入表面活性剂等材料对器件进行优化。

苯并噻二唑单元具有优异的还原可逆性，与镁、铝等金属阴极的功函值非常接近；属于缺电子型芳香环化合物，具有强吸电子能力，是一种优良的受体单元具有较好的电子传输性质，同时还可以调节材料的能隙。

菲由三个六元环并成，所有原子在同一个平面上，具有良好电子空穴传输能力，而且分子的刚性有利于提高材料的热稳定性能，而且菲的9，10位容易修饰，可以利用简便的方法引入供电子基团和受电子基团，调节其供/吸电子性能。因此它在有机发光二极管、有机太阳能电池、场效应晶体管等光电材料中有着广泛的应用

呋喃具有平面结构性好，溶解性性好，具有良好的可再生性能。苯并二呋喃具有窄的能带，以及平面结构性好，具有良好的载流子迁移率，是有机太阳能电池材料中较为理想的材料。目前已经应用与有机发光二极管、有机太阳能电池、场效应晶体管等光电材料中。

然而，同时含有苯并二呋喃-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的聚合物目前仍没有文献和专利报道，这就大大限制了它的应用范围。

发明内容

基于此，本发明提供了一种苯并二呋喃-苯并二(苯并噻二唑)共聚物。

一种含有苯并二呋喃--苯并二(苯并噻二唑)共聚物，所述聚合物具有式(I)的结构，

其中，R₁，R₂选自C₃～C₂₀的烷基，R₃，R₄选自C₁～C₂₀的烷基或C₆～C₁₆的烷氧基；n为1-100的整数。

在其中一些实施例中，所述R₁、R₂选自C₁～C₁₀的烷基，所述R₃、R₄选自C₁～C₁₀的烷基；n为20～65的整数。

本发明还提供了上述含有苯并二呋喃--苯并二(苯并噻二唑)共聚物的制备方法。

一种含苯并二呋喃-苯并二(苯并噻二唑)共聚物的制备方法，包括以下步骤：

(1)在惰性气体环境中，4，4’-二溴-6，6’-二碘-联2，1，3苯并噻二唑、炔类化合物、第一催化剂和碱加到第一溶剂中，130℃反应4h得到化合物3，所述化合物3的结构式为所述4，4’-二溴-6，6’-二碘-联2，1，3苯并噻二唑与炔类化合物的摩尔用量比为1∶2，所述碱与炔类化合物的摩尔用量比为1∶1；

(2)在惰性气体环境中，将化合物4加入到第二溶剂中，-78℃下加入丁基锂反应1-2h，再在-78℃加入SnBu₃Cl反应1h后，升温至室温，反应6h后，经中性氧化铝柱层析获得化合物5；所述化合物4的结构式为：所述化合物5的结构式为：所述化合物4与丁基锂的摩尔用量比为1∶2，所述SnBu₃Cl的摩尔用量为化合物4的2倍；