高性能聚噻吩衍生物/无机复合热电材料的制备与性能研究

热电材料在能源充分利用和节能减排等方面具有广阔的应用前景。研发高性能的热电材料具有重要的理论意义和社会价值，是目前国内外研究的热点。针对目前热电材料存在能量转化效率低、难以产业化等问题，本课题提出了一种全新的研究方案，即通过高Seebeck系数的导电高分子材料与导电性好的无机材料复合制备高性能的热电材料。具体方案如下：通过设计合成不同结构的聚噻吩衍生物，深入研究其构效关系，找出导电高分子结构对Seebeck系数的影响规律，优化结构，制备出高Seebeck系数的聚噻吩衍生物；再以高Seebeck系数的聚噻吩衍生物为基体，与导电性好的无机材料复合，利用聚噻吩衍生物的高Seebeck系数和无机材料的高电导率，制备出高性能的聚噻吩衍生物/无机复合热电材料。本课题研发成功，将为高性能复合热电材料的研发，提供新的研究思路和实验依据。

本项目尝试了多种聚合物,包括聚噻吩,聚苯胺,聚席夫碱,聚噻吩衍生物(聚3-烷基噻吩,聚噻吩苯甲烯衍生物),分别与多种无机热电材料,包括石墨,碳纳米管,石墨烯,Be2Ti3, 进行复合,制备了聚合物/无机复合热电材料.研究发现: (1) 在多种共轭聚合物中,聚噻吩衍生物具有更高的Seebeck系数,更好的稳定性, 展示出更好的作为热电材料的潜力,特别是聚噻吩苯甲烯衍生物,经过一定的结构修饰,将有望制备出性能优异的热电复合材料;(2) 所用的无机材料,必须要有好的导电性.另外,在保证有优异导电性的前提下,具有更小尺度的无机材料,由于与聚合物间更容易产生界面,从而保证了复合材料具有更高的Seebeck系数;(3) 聚合物/无机复合后,复合材料的导热性,有一定的升高,但升高并不明显.(4) 通过聚合物与无机复合将有望制备出高性能的热电材料,但必须要设计合成出高Seebeck系数的聚合物,同时与无机物搀杂制备的的复合材料的Seebeck系数不能下降太快.. 本项目已完成了既定的研究目标,其中部分工作已发表SCI论文9篇,申请专利2项,1篇论文准备投JMC. . 本项目的研究工作也得到较高的关注,其中发表在Material letters上的文章,在发表一年多的时间里已被引用18次.