聚合物基热电材料研究进展

2015-1-28
Adv.Mater. 2013, 25:1629
20
II-3 聚合物
PEDOT-Tos（甲苯磺酸盐）
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Bubnova et al. Nature Mater 2011;10:429-33
21
Poly(metal 1,1,2,2-ethenetetrathiolate)s
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几点体会
1. 聚合物与无机热电材料一样，电导率～1/Seebeck 系数
2. 聚合物与碳纳米材料复合，载流子的迁移率显著增大 3. 聚合物与无机热电纳米结构可有弱的化学键结合 4. 无机纳米结构（包含碳纳米材料）含量对复合材料的热导率不敏感 5. 聚合物基体的优化掺杂是提高复合材料性能的主要方向
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PEDOT:PSS/CNT
2015-1-28
Yu et al., ACS Nano, 2011, 5 (10), 7885–7892
12
3.Characterization of P3HT/MWCNT composite films
P3HT/MWCNT composite film
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29
17
PEDOT:PSS/Te
ZT=0.1
2015-1-28
See et al. Nano Lett. 2010;10:4664
18
PEDOT:PSS/Te
传 统 的 半 导 体 理 论 无 法 解 释
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Adv.Mater. 2013, 25:1629
19
PEDOT:PSS/Te
1D
烧 结 HP, SPS
性能迅速退化
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导电聚合物特点:
制备温度低（T<200oC） 易成型－－－成本低 质量轻 热导率(k)很低 电导率（绝缘-导体） Seebeck （0.01-1 mV/k) 一般功率因子较低~ 比无机TE低3数量级
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5
聚合物-无机纳米结构复合
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J Mater A 2013, 1, 7576 (Chemintz, Germany)
25
ZT~1.02
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Energy Environ. Sci. 2013,6,788 Korea
26
ZT~1.02
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Fra Baidu bibliotek
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PEDOT-PP
聚合物及其纳米复合热电材料的研究 进展
蔡克峰
同济大学 功能材料研究所
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1
I、研究背景
热电材料现状：
•性能不高够 •成本高 •提高性能 •降低成本 广泛应用
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2
sa2 ZT=(sa2/k)T
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k
3
1D 热电材料---微纳器件----不能规模化 集成------规模化 块体 成本高 纳米结构长大 规模化
Yao et al. ACS NANO, 2010
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PANi/CNT
PANI/CNT复合材料Seebeck系数，电导率，功率因子和热导率随PANI含量变化(300K)
Meng et al. Adv. Mater. 22 (4), 535, 2010
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3）PEDOT:PSS/CNT
s ∝ CNT a, k No
Polymer-CNT
a higher ZT
Yu et al., Nano Lett. 2008, 8,4428.
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2）PANi/SWNT
N H N H y N H N H
1-y n
SWNT/PANI复合材料Seebeck系数，电导率，功率因子和热导率随SWNT含量的变化
聚3,4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸
Molecular structure of soluble PEDOT：PSS
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3）PEDOT:PSS/CNT
聚3,4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸
ZT~0.02
D. Kim et al., ACS Nano 4 (1), 513, 2010.
Poly(Kx[Ni-ett])
ZT=0.2
2015-1-28
Sun et al. Adv. Mater. 24:932(2012)
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PEDOT-PSS
Kim et al. Nature Mater 2013
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Selective removal of PSS by EG and DMSO
2015-1-28
13
PANI-Bi2Te3
2015-1-28
Nanotechnology,24,215703(2013), India
14
并 非 简 单 的 加 权 平 均
I Bi2Te3 II PANI III Bi2Te3-PANi
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15
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• 结合两者的优点
• 协同效应 （纳米结构界面：能量过滤效应）
聚合物-碳纳米材料（CNTs，Graphene) 聚合物-硫族化合物纳米结构 聚合物-单质纳米结构 聚合物
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II-1聚合物-碳纳米材料
1）PVAc(聚醋酸乙烯)-CNT
thermally disconnected electrically connected