[發明專利]一種低維納米銀/聚苯胺基熱電材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310566890.8
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103579487B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王連軍;王為杰;朱娟娟;江莞
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: H01L35/24
• 分類號: H01L35/24;H01L35/34
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于熱電材料及其制備領域，特別涉及一種低維納米銀/聚苯胺基熱電材料及其制備方法。

背景技術

熱電材料是一類能夠實現熱電和電能直接轉換的特殊功能材料，應用包括熱電發電和熱電制冷兩個方面。熱電材料是通過半導體材料的賽貝克效應和帕爾貼效應實現熱能與電能直接相互耦合、相互轉換的一類功能材料。因其自身具有無污染、無噪聲、體積小、壽命長、可靠性高等優點，而廣泛應用于廢熱發電、航空航天、軍事裝備、家用電器等領域。

材料的熱電性能與三個參數有關：Seebeck系數α、電導率б和熱導率κ。同時有溫差電優值Z代表材料的整體熱電性能，其關系為：Z=α²б/κ,也通常用無量綱優值ZT來表示。然而，目前研究和使用的熱電材料絕大多數為無機半導體，原料價格昂貴、加工困難、含有的元素可能有毒，并且目前的無機熱電材料一般適用于高溫和中溫，低溫無機熱電材料可選的種類較少，這些都極大的限制了熱電材料的產業化發展。

近十年來，隨著有機導電材料的迅猛發展，有機熱電材料作為一種潛在的新型低溫熱電材料越來越引人注目。與無機半導體熱電材料相比，有機熱電材料不僅原料價廉易得，加工簡單，易于制備異性及柔性器件，并且熱導率極低，比一般的無機半導體材料小一個數量級。導電聚合物是重要的有機熱電材料，它是由具有共軛π鍵的聚合物經化學和電化學摻雜后形成的，包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。導電聚合物中，聚苯胺不僅電傳輸性能優異，而且制備簡單、結構多樣化，具有良好的穩定性。但是本征態的聚苯胺是不導電的，經過摻雜后，其電導率可以獲得幾個數量級的提高，特別是在聚苯胺中加入無機納米顆粒（如金屬，氧化物和碳材料等），通過有機/無機復合可以顯著改善聚合物的電傳輸性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種低維納米銀/聚苯胺基熱電材料及其制備方法，本發明方法簡單快捷，成本低廉，可增加材料的利用率，改善生成工藝，降低生成成本，具有良好的產業化前景。

本發明的一種低維納米銀/聚苯胺基熱電材料，所述熱電材料為低維納米銀分散在聚苯胺的片狀結構中，納米銀的質量百分數為2.1%～8.5%。

所述低維納米銀為納米顆粒AgNPs、銀納米線AgNWs中的一種或兩種。

本發明的一種低維納米銀/聚苯胺基電熱材料的制備方法，包括：

（1）將十二烷基苯磺酸DBSA加入去離子水中，攪拌，溶解，得到半透明乳白色的DBSA溶液；

（2）將含銀元素的化合物溶解在去離子水中，得到含Ag⁺溶液，然后逐滴加入上述DBSA溶液中，攪拌，得到混合溶液；

（3）將苯胺單體逐滴加入上述混合溶液中，攪拌，溶液會從半透明的乳白色溶液變成白色的乳濁液，然后置于冰浴中；

（4）將過硫酸銨APS溶解于去離子水中，得到APS溶液，然后逐滴加入上述乳濁液中，攪拌3-5h，反應過程中可以觀察到,溶液從乳白色變成淺綠色，再變成淺藍色，最后變成深藍色，溶液中很多氣泡，然后加入丙酮破乳，攪拌，過濾，洗滌，冷凍干燥，研磨，壓片，即得低維納米銀/聚苯胺基熱電材料，其中十二烷基苯環酸DBSA、Ag元素、苯胺單體、過硫酸銨APS、丙酮的比例關系為0.0336摩爾：0.001-0.004摩爾：0.0322摩爾：0.0328摩爾：300毫升。

所述步驟（1）中攪拌時間為30-60min。

所述步驟（1）中DBSA溶液中十二烷基苯磺酸DBSA和去離子水的比例為11g：600g。

所述步驟（2）中含銀元素的化合物為硝酸銀、硫酸銀、醋酸銀中的一種。

所述步驟（2）中攪拌時間為20-40min。

所述步驟（3）中的苯胺單體需要將購買的苯胺單體通過減壓蒸餾提純，提純后苯胺單體有淺棕色變為無色透明的溶液。

所述步驟（3）中冰浴溫度為4℃，攪拌時間為1-3h。

所述步驟（4）中APS溶液的過硫酸銨APS和去離子水的比例為7.5g：50g。

所述步驟（4）中冷凍干燥溫度為-80℃，冷凍干燥時間為12-24h，不會因為高溫干燥的情況下聚苯胺的結構損壞。

所述步驟（4）中丙酮破乳過程會放熱，需要持續用電動攪拌器攪拌一方面能盡快破乳并且能盡快將生成的余熱散發出去。

所述步驟（4）中攪拌時間為20-30min。

所述步驟（4）中洗滌為去離子水洗滌3-5次。