[發明專利]一種有機復合物熱電材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201210350279.7
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102867904A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 朱道本;焦飛;狄重安;孫祎萌;盛鵬;徐偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01L35/24
• 分類號: H01L35/24
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種有機復合物熱電材料及其制備方法與應用，屬于熱電材料與器件技術領域。

背景技術

熱電材料可以實現電能和熱能的相互轉換，熱電裝置可以用熱能發電或用電來制冷，不需要使用移動的部件或有毒的工作液體，對解決日益嚴峻的全球能源和環境問題有著重要的作用。

目前廣泛研究的性能較高的熱電材料大多為無機材料，如Bi₂Te₃、PbTe、BiSb、CoSb₃、SiGe、MgSi以及一些導電氧化物如NaCo₂O₄、CaMnO₃等。相對于上述無機材料，有機材料具有價格低廉、易于合成和加工、熱導率低等優點，有著廣泛的應用前景。現在研究的比較多的有機熱電材料是一些導電高分子，如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等。

乙烯基四硫醇金屬配位聚合物是一類新型的性能優異的熱電材料，并且當配位金屬為Ni時，材料為N-型熱電材料，當配位金屬為Cu時，材料為P-型熱電材料。但該類材料的不足之處在于，它們不溶不熔，嚴重影響了其加工制備性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種有機復合物熱電材料及其制備方法與應用。

本發明所提供的一種有機復合物熱電材料的制備方法，包括如下步驟：

將聚合物的溶液和熱電材料進行混合，然后經球磨即得所述有機復合熱電材料。

上述的制備方法中，所述聚合物可為聚偏氟乙烯（PVDF）、聚乙烯醇（PVA，M_w約20000）或聚丙烯腈（PAN，M_w約150000）。

上述的制備方法中，所述聚合物的溶液的溶劑可為二甲基亞砜（DMSO）或N,N-二甲基甲酰胺（DMF）；所述聚合物的溶液的濃度可為0.01g/mL~0.04g/mL。

上述的制備方法中，所述熱電材料可為基于乙烯基四硫醇鹽的金屬配位聚合物，其由包括如下步驟的方法制備：

在惰性氣氛下，1,3,4,6-四硫并環戊二烯-2,5-二酮與CH₃OA在甲醇中進行回流反應；然后再向該反應體系中繼續加入MCl₂繼續回流反應即得所述金屬配位聚合物；其中CH₃OA可為CH₃ONa或CH₃OK，MCl₂可為NiCl₂或CuCl₂。

上述的制備方法中，所述熱電材料與所述聚合物的質量份數比可為（1~2）：1。

上述的制備方法中，所述方法還包括將所述復合熱電材料在70℃~110℃的條件下干燥12小時的步驟。

上述的制備方法中，將所述聚合物的溶液和熱電材料混合于球磨罐中，然后將所述球磨罐置于所述球磨機中進行球磨。

上述的制備方法中，在將所述球磨罐置于所述球磨機之前，所述方法還包括向所述球磨罐中加入若干個瑪瑙球的步驟；

所述瑪瑙球的直徑為5mm，瑪瑙球的個數為50~70個。

本發明還提供了由上述方法制備的有機復合熱電材料。

本發明還進一步提供了一種柔性熱電器件，其包括上述的有機復合熱電材料。

本發明提供的一種柔性熱電器件的制備方法，包括如下步驟：

將所述有機復合熱電材料通過噴墨打印的方式沉積在襯底上，然后真空沉積電極即得所述柔性熱電器件；所述襯底可為PET塑料，所述電極可為金電極。

本發明的優點在于：與乙烯基四硫醇金屬配位聚合物基體材料相比，本發明在維持較高的熱電性能的情況下，所獲得的復合物材料可以制備成薄膜并且通過噴墨打印加工成柔性器件。工藝簡單，容易制備，既改善了材料的加工性能，又降低了成本，便于大面積生產，因此具有良好的產業化前景。

附圖說明

圖1為poly[K_x(Ni-ett)]/PVDF復合物材料的電導率隨溫度變化曲線。

圖2為poly[K_x(Ni-ett)]/PVDF復合物材料的Seebeck系數隨溫度變化曲線。

圖3為poly[K_x(Ni-ett)]/PVDF復合物材料的功率因子隨溫度變化曲線。

圖4為poly[Na_x(Cu-ett)]/PVDF復合物材料的電導率隨溫度變化曲線。