[发明专利]一种联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物、其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物、其制备方法和应用，属于有机热电材料技术领域。所述联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物的化学结构式如式I所示：其中，R₁表示为烷基；R₂表示为‑OC₆H₁₃和‑OCH₂CH₂OCH₂CH₂OCH₃中的任意一种；n表示为19～24的整数。本发明还涉及上述联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物的制备方法。本发明还将上述联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物应用于制备热电材料。

技术领域

本发明涉及有机热电材料技术领域，尤其涉及一种联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物、其制备方法和应用。

背景技术

热电材料在解决能量转换过程中产生废热问题上是一种非常理想的途径，它是一种可以将热能直接转换为电能的材料。相比于其他能量转换材料，热电材料具有无机械传动装置、无工作噪声和气体污染、器件结构简单轻便易微型化、使用环境不受限制及工作寿命长等优点，在航空航天、医疗器械及可穿戴设备等领域都有非常好的应用前景

给受体(D-A)共轭聚合物一般指给体和受体单元交替共聚所形成的均匀结构，其最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占分子轨道(LUMO)分别由给体单元、受体单元决定。D-A共轭聚合物分子内发生电荷转移，分子轨道混合导致带隙Eg较窄，载流子迁移率高。

噻吩基异靛青(TIIG)中氧和硫元素相互作用使得分子结构平面性优异，基于TIIG的聚合物具有较高的载流子迁移率，有利于在较低掺杂浓度下实现较高的电导率。然而这些共轭聚合物通常在常见溶剂中的溶解性较差，与掺杂剂的共混性不好。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物。本发明引入烷氧、醚氧侧链提高其HOMO能级，进而通过混合掺杂可使其具有较高的电导率和塞贝克系数，具有良好的溶解性以及与掺杂剂的共混性，经过掺杂后具有较高的电导率，具有更好的热电性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物，其化学结构式如式I所示：

其中，R₁表示为烷基；

R₂表示为-OC₆H₁₃和-OCH₂CH₂OCH₂CH₂OCH₃中的任意一种；

n表示为19～24的整数。

采用上述方案的有益效果是：

研究发现，本发明的联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物引入烷氧、醚氧侧链提高其HOMO能级，具有良好的溶解性以及与掺杂剂的共混性，经过掺杂后具有较高的电导率，具有更好的热电性能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述R₁表示为直链烷基和支链烷基中的任意一种，所述直链烷基表示为含有6～12个碳原子的直链烷基链，所述支链烷基表示为支链含有6～12个碳原子和主链含有6～12个碳原子的支链烷基链。

采用上述进一步方案的有益效果是：R₁采用支链烷基和支链烷基能够提升掺杂后的导电率和热电性能。

进一步的，所述联噻吩与噻吩基异靛青交替共轭聚合物为如下具体结构式中的任意一种：