苯并噻二唑二噻吩基铂炔聚合物及其复合材料的热电性能研究

来源 :深圳大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leonoox
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热电材料作为一种绿色能源材料,可以通过固体中载流子运动实现热能和电能之间直接相互转换。有机热电材料具有体积小、质量轻、无噪声无污染且无需转换介质和机械可动部件等特点,被认为在可持续绿色能源上具有可观的应用前景,但仍旧存在结构与Seebeck系数的构效关系不明确、热电性能低等问题。本文主要以苯并噻二唑二噻吩基铂炔聚合物展开研究,通过三氟甲磺酸(TFA)进行掺杂,获得良好的热电性能,研究了TFA掺杂机理,确定了载流子类型,随后通过在TFA中额外加入FeCl3进一步提高了热电性能并且解释了热电性能提高的原因。选取其中热电性能较好的P(TBT-Pt)与不含铂炔结构的PTBT与单壁碳纳米管(SWCNT)进行复合,研究铂炔结构对聚合物/SWCNT复合材料热电性能的影响。研究发现在共轭骨架中嵌入铂炔结构有利于热电性能的提高。其具体内容如下:1.根据密度泛函理论(DFT)的计算发现向共轭聚合物结构中引入金属铂可以有效调节其电子态密度分布,使Seebeck系数显著升高,由此设计并合成了两种主链结构含有苯并噻二唑二噻吩单元的金属铂炔类聚合物P(TBT-Pt)和P(TBTC6-Pt)。利用三氟甲磺酸(TFA)掺杂,P(TBT-Pt)最大Seebeck系数为-2.9±0.24 mV K-1,最大功率因子为43.73±9.95μW m-1 K-2;P(TBTC6-Pt)最大Seebeck系数为-1.94±0.16 mV K-1,最大功率因子为6.66±1.24μW m-1 K-2。通过研究,证明了掺杂机理是n型自掺杂,形成了N+-H共价键,载流子类型以CF3SO3-离子为主导。2.在第1部分基础之上,优选P(TBT-Pt)与TFA(7 mol L-1)和FeCl3进行双重掺杂。FeCl3的加入使TFA溶液与P(TBT-Pt)薄膜的表面的积增大,协同效应提高了TFA的掺杂效率,相同浓度下,发生了更多n型自掺杂,CF3SO3-离子浓度增大,电导率得到提高,而且FeCl3在P(TBT-Pt)薄膜的表面形成了晶体,起到了能量过滤的作用,提高了Seebeck系数。最大电导率为20.98 S m-1,最大Seebeck系数为-2.49±0.17 mV K-1,最高功率因子为121.5±12.6μW m-1 K-2,这是TFA(7mol L-1)掺杂条件下的2.8倍。3.在第1和2部分的基础之上,选取了热电性能比较好的P(TBT-Pt)以及不含铂炔结构的PTBT分别与SWCNT复合研究铂炔结构对聚合物/SWCNT复合材料热电性能的影响。研究发现,在共轭骨架中嵌入铂炔结构有利于增强聚合物和SWCNT之间的π-π相互作用。P(TBT-Pt)紧密附着包裹在SWCNT表面形成互穿网络,因此减缓了Seebeck系数的降低,提高了热电性能。室温下的P(TBT-Pt)/SWCNT复合材料最高PF值几乎是PTBT/SWCNT复合材料的三倍,变温下P(TBT-Pt)/SWCNT复合材料的最高PF值为158.6μW m-1 K-2
其他文献
“互联网”赋能公益慈善,公益借助互联网的技术、平台与流量连接了更多爱心人士,在线公益成为助力公益力量汇聚的重要平台,基于互联网技术的“透明基因”、扁平化的沟通方式
随着有机染料在各行业应用的越来越多,染料废水的排放量也日益严峻,对环境和人们日常生活造成了严重的危害。吸附法在已有的染料处理方法中被认为是最具吸引力的方法。聚偏氟
随着生物科学技术的发展,心电图成为诊断心血管疾病的主要手段之一。据世界卫生组织报道,心血管疾病相较于其他的疾病,是致死率最高的疾病,因此对心电图进行准确而快速的分析
随着当下经济的飞速发展,我国居民生活水平不断提高,对舒适环境的要求也越来越高,然而经济发展带给生态环境的压力正在不断的逐渐显现出来,藻类水华逐年的频繁暴发就是后果之
本文针对在不同因素影响下连续刚构桥的抗震性能问题,以某连续刚构桥为依托工程,以Midas有限元软件为主要工具,利用反应谱分析法,对连续刚构桥的抗震性能进行了系统的研究与
油气回收系统作为加油站的重要组成部分,能够减少汽车卸油、加油过程中的油气挥发,提高加油站安全性,降低环境污染和能源流失。而油气回收系统的关键是油气泵电机,其性能直接
随着人们对环境问题关注程度日益深入,利用环境友好的原料实现工业材料的绿色制备越来越受到研究者们的重视。银纳米颗粒在催化、传感器及抗菌材料等诸多领域具有广阔的应用
我国人民在物质生活突飞猛进的同时,对空气质量的要求也越来越高,因此在工业不断进步的今天,减少大气污染更是迫不及待。高温过滤材料选择是减少污染物排放的一个研究方向,从
连州市位于广东省西北部,小北江的上游。属于中亚热带季风气候,资源丰富,灌溉便利,光照充足,为发展农业生产活动提供了优良的自然环境条件。近年来连州探索转变商业模式,启动
纸与纸板是世界上使用最广泛的包装材料之一,具有优异的生物降解性能与机械性能。然而纸张自身亲水性、多孔性等因素导致其对水蒸气的阻隔性能较差,难以满足包装中高阻隔性的