一种噻吩类单体聚合用催化剂及聚噻吩的制作方法

本发明涉及噻吩类有机光电材料，特别涉及一种噻吩类单体聚合用催化剂及聚噻吩。

背景技术：

1、聚3-己基噻吩属于聚噻吩类聚合物，因其具备优良的电光性能、环境稳定性和可溶解性，在太阳能电池、有机晶体管、电致变色器件、化学传感器、电磁屏蔽材料等领域具有广泛应用前景。

2、聚3-己基噻吩(p3ht)作为一种低成本的商业化共轭高分子空穴传输材料（htm），具有易于制备的优点，同时不需要任何掺杂剂。此外，它的高疏水性为太阳能电池提供了更好的稳定性。p3ht已被广泛用作钙钛矿太阳能电池中的htm，以及在钙钛矿层和htm之间的聚合物中间层。至今，在其结构中使用p3ht作为htm或聚合物中间层的钙钛矿太阳能电池的效率高达23%。

3、而高分子量且结构规整的p3ht具有更加优良的电学和光学性质，无论在单纯的膜中或者与pcbm的共混膜中，都有比较高的载流子迁移率。mccullough法可以合成较高规整结构的p3ht，但mccullough法的原料成本高、反应必须在低温下进行，且生产过程繁琐。因此，开发一种可高温下催化制备p3ht的催化剂是亟待解决问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供一种噻吩类单体聚合用催化剂，能够在高温下催化聚合制备得到高分子量、高规整度和窄分子量分布的p3ht。

2、本发明的目的在于提供一种噻吩类单体聚合用催化剂，所述噻吩类单体聚合用催化剂的结构式如式（i）所示：

3、

4、其中，r选自碳原子数大于2的烷基或取代的烷基，所述取代的烷基的取代基包括烯基、炔基、芳基、萘基、苊基、莰基、环烷基、环烯基、环炔基中的至少一种；

5、r1、r2独立选自氢、烷基、烯基、炔基、芳基、环烷基、环烯基、环炔基、萘基、苊基、莰基、二苯甲基、三苯甲基、。

6、优选地，所述噻吩类单体聚合用催化剂的结构式如式（i）所示：

7、

8、其中，r选自叔丁基、二甲苯基、三苯甲基，r1、r2独立选自异丙基、叔丁基、二苯甲基、。

9、更优选地，所述噻吩类单体聚合用催化剂的结构式如式（i）所示：

10、

11、其中，r选自叔丁基，r1、r2独立选自叔丁基、二苯甲基、。

12、更优选地，所述噻吩类单体聚合用催化剂的结构式如式（i）所示：

13、

14、其中，r选自二甲苯基、三苯甲基，r1、r2独立选自异丙基、二苯甲基。

15、本发明的再一目的在于提供所述的噻吩类单体聚合用催化剂的制备方法，包括如下步骤：

16、配体与(cod)pdcl2反应，得所述噻吩类单体聚合用催化剂。

17、优选地，所述配体与(cod)pdcl2的摩尔比为1.5~2.5：1。

18、更优选地，所述配体与(cod)pdcl2的摩尔比为2：1。

19、优选地，所述反应的温度为60~100℃，时间为0.3~0.8h。

20、更优选地，所述反应的温度为80℃，时间为0.5h。

21、优选地，所述配体的制备方法包括如下步骤：

22、取代的苯胺与醇反应，得所述配体；

23、其中，r3选自氢、叔丁基、二甲苯基、三苯甲基。

24、优选地，所述取代的苯胺与醇的摩尔比为0.45~3.3：1。

25、优选地，所述反应的催化剂包括zncl2/hcl。

26、本发明的另一目的在于提供一种聚噻吩，所述聚噻吩由所述的噻吩类单体聚合用催化剂催化噻吩类单体聚合制得。

27、优选地，所述噻吩类单体聚合用催化剂与噻吩类单体的摩尔比为0.0015~0.0035：1。

28、更优选地，所述噻吩类单体聚合用催化剂与噻吩类单体的摩尔比为0.0025：1。

29、优选地，所述噻吩类单体包括2-溴-3-己基噻吩。

30、优选地，在聚合中还加入有机酸和无机碱。

31、优选地，所述有机酸与噻吩类单体的摩尔比为2~4：1。

32、更优选地，所述有机酸与噻吩类单体的摩尔比为3：1。

33、优选地，所述无机碱与噻吩类单体的摩尔比为1~2：1。

34、优选地，所述无机碱与噻吩类单体的摩尔比为1.4：1。

35、更优选地，所述有机酸包括新戊酸。

36、更优选地，所述无机碱包括无水碳酸钾。

37、优选地，所述聚合的反应温度为80~120℃，所述聚合的反应时间为12~36h。

38、更优选地，所述聚合的反应温度为100℃，所述聚合的反应时间为24h。

39、优选地，所述聚合的反应溶剂包括n,n-二甲基乙酰胺。

40、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

41、本发明提供的噻吩类单体聚合用催化剂能够在高温下制备p3ht，所制备得到的p3ht具有分子量高、规整度高、分布窄的优点，具有明显的经济效益，在太阳能电池、有机晶体管、电致变色器件、化学传感器、电磁屏蔽材料等领域具有广泛应用前景。

技术特征：

1.一种噻吩类单体聚合用催化剂，其特征在于，所述噻吩类单体聚合用催化剂的结构式如式（i）所示：

2.权利要求1所述的噻吩类单体聚合用催化剂，其特征在于，所述噻吩类单体聚合用催化剂的结构式如式（i）所示：

3.权利要求2所述的噻吩类单体聚合用催化剂，其特征在于，所述噻吩类单体聚合用催化剂的结构式如式（i）所示：

4.权利要求2所述的噻吩类单体聚合用催化剂，其特征在于，所述噻吩类单体聚合用催化剂的结构式如式（i）所示：

5.权利要求1~4任一项所述的噻吩类单体聚合用催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的噻吩类单体聚合用催化剂的制备方法，其特征在于，所述配体的制备方法包括如下步骤：

7.一种聚噻吩，其特征在于，所述聚噻吩由权利要求1~4任一项所述的噻吩类单体聚合用催化剂催化噻吩类单体聚合制得。

8.根据权利要求7所述的聚噻吩，其特征在于，所述噻吩类单体包括2-溴-3-己基噻吩。

9.根据权利要求7所述的聚噻吩，其特征在于，在聚合中还加入有机酸和无机碱。

10.根据权利要求7所述的聚噻吩，其特征在于，所述聚合的反应温度为80~120℃，所述聚合的反应时间为12~36h。

技术总结
本发明公开了一种噻吩类单体聚合用催化剂及聚噻吩，所述噻吩类单体聚合用催化剂的结构式如式（I）所示：；本发明提供的噻吩类单体聚合用催化剂能够在高温下催化聚合制备得到高分子量、高规整度和窄分子量分布的P3HT，在太阳能电池、有机晶体管、电致变色器件、化学传感器、电磁屏蔽材料等领域具有广泛应用前景。

技术研发人员：施信波,甘志韬
受保护的技术使用者：链行走新材料科技（广州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16