Yue等[27]详细的总结了PEDOT材料热电性能的研究进展,包括PEDOT热电材料的电导率、Seebeck系数和热导率等。Cho等[28] 在Nano letters上报道了他们的研究成果,他们所制备的单晶PEDOT纳米线具有超高的电导率,最高电可达8797S/cm。Taggart等[29] 在Nano letters上报道了他们的研究成果,他们所制备的PEDOT纳米线在310K时,电导率范围为7-40S/cm,Seebeck系数可达122μV/K,通过计算可知PEDOT纳米线最大的功率因子可达到12μW/mK2。Kim等[30] 在Nature Materials上报道了他们的研究成果,他们首先用旋涂工艺分别制备二甲亚砜和乙二醇掺杂的PEDOT:PSS(聚苯磺酸乙烯)薄膜,然后用乙二醇溶液对所制备的二甲亚砜和乙二醇掺杂的PEDOT:PSS薄膜进行处理来减少薄膜中PSS的含量,这一工作显著提高了PEDOT的热电性能,这也是聚合物热电材料研究历史上的一次重要突破,具有里程碑的意义,所制备的PEDOT热电材料的是目前已报道的ZT值最高的聚合物热电材料。文献综述
从上面分析可以看出,对于PEDOT复合材料的研究越来越受到关注,其热电性能也有了显著提高,但是与无机热电材料如:Bi-Te基合金,Pb-Te基合金,Sn-Se基合金等相比(ZT值1-2)仍较低,因此非常有必要进一步提高PEDOT的热电性能。
1。6 无机纳米材料/PEDOT复合热电材料
从理论上来说,通过使用导电聚合物和无机热电材料进行复合制备无机-导电聚合物复合热电材料,可以结合导电聚合物和无机热电材料各自所长,如:导电聚合物热导率不高,而无机热电材料电导率和Seebeck系数比较高,提高导电聚合物的热电性能。基于此思路,PEDOT及其衍生物与无机材料的复合热电材料成为了研究的热点方向之一,复合材料性能也有了明显的提高。如:同济大学蔡克峰教授课题组[31]利用界面聚合的方法分别制备了Ag/PEDOT和Cu/PEDOT复合热电材料,与Ag/PEDOT复合热电材料相比,Cu/PEDOT纳米复合材料的性能更好,通过优化实验工艺条件,所制备的Cu/PEDOT纳米复合材料室温时最大ZT值可达0。01。同济大学蔡克峰教授课题组[32]还通过原位界面聚合的方法分别合成了PEDOT纳米管以及PbTe/PEDOT纳米复合热电材料,通过优化实验工艺条件,他们所制备的PbTe/PEDOT纳米复合热电材料室温时最高的功率因子可达1。44 μW/mK2(28。7wt%PbTe)。
本论文指导老师杜老师等[33]通过水热剥离的工艺将Bi-Te基合金颗粒剥离成Bi-Te基合金纳米薄片,然后通过超声后分散在乙醇中,从而制备成Bi-Te基合金纳米薄片的乙醇分散液。在此基础上与导电聚合物PEDOT:PSS溶液进行混合,最后采用浇铸的工艺成功制备了Bi-Te基合金纳米薄片/PEDOT:PSS复合热电薄膜。并测试了所制备的Bi-Te基合金纳米薄片/PEDOT:PSS复合薄膜的热电性能。研究结果表明所制备的Bi-Te基合金纳米薄片/PEDOT:PSS复合热电薄膜在室温时的ZT值约0。05(4。1wt%Bi-Te基合金纳米薄片)。随后韩国科学家Kim等[34]同样采用剥离的工艺将SnSe颗粒剥离成SnSe纳米薄片,而后与PEDOT:PSS溶液混合,制备成SnSe纳米薄片/PEDOT:PSS混合溶液。最后将所制备的SnSe纳米薄片/PEDOT:PSS混合溶液采用浇铸的工艺制备了SnSe纳米薄片/PEDOT:PS复合薄膜材料,通过测试SnSe纳米薄片/PEDOT:PS复合薄膜的热电性能后发现,SnSe纳米薄片/PEDOT:PS复合薄膜材料室温时最大ZT值可达到0。32(20wt%SnSe纳米薄片)。
近年来,由于碳材料具备一系列优异的长处,常被用作聚合物基体纳米材料的填充相。在热电材料研究领域,使用碳纳米管和石墨烯作为填充相来制备导电聚合物基纳米复合热电材料的研究也逐渐增多。如:Wang等[35]制备了PEDOT与单壁碳纳米管的复合薄膜,测试后发现所制备的复合薄膜为N型热电材料,并且通过使用四(二甲基胺)乙烯处理后,单壁碳纳米管/PEDOT复合薄膜室温时最大ZT值接近0。5。Yu等[36]制备了PEDOT与碳纳米管(CNT)的复合热电材料,所制备的CNT/PEDOT复合热电材料室温时最大的功率因子为160μW/mK2(60wt%CNT)。Kim等[37]制备了石墨烯与PEDOT:PSS的复合薄膜材料,并测试了薄膜的热电性能,研究结果显示石墨烯/PEDOT:PSS复合薄膜材料室温时最大ZT值为0。021(2wt%石墨烯)。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com