聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐热电性能的 提升策略研究进展

近十年,有机聚合物及其复合热电材料与柔性器件取得了显著进展,在废热回收利用、可穿戴电子学、软体机器人和物联网等领域有广泛的应用.其中,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)是迄今研究最多也是性能最高的聚合物体系.本文对近年来有关PEDOT:PSS热电性能有效提升主要策略的文献报道进行了总结.首先,从PEDOT:PSS的二次掺杂/去掺杂、酸或碱处理和离子液体处理方面等,重点论述了掺杂/去掺杂策略的研究进展;然后,分别从改善聚集态结构、构筑PEDOT微纳米结构和与碳纳米材料复合等3个方面,重点介绍了采用此3种策略提升PEDOT:PSS热电性能的研究进展;最后,对该领域进行总结,提出了开展进一步研究的建议,并对其未来发展前景进行展望.     

石墨烯在复合热电材料中的应用

热电材料是一种可以实现热能与电能之间直接相互转换的功能材料,在温差发电和热电制冷方面具有广阔的应用空间。石墨烯是一种单原子层厚度的二维碳材料,具有特殊的晶体结构和优异的物理化学性质。大量研究表明石墨烯优异的电学性能、超大的比表面积以及多样的边界结构有利于材料电、热性能的协同调控,使其在热电领域有较大的应用潜力。本文结合热电材料的性能特点,从石墨烯的结构与性能入手,综述了石墨烯自身作为热电材料时结构与性能的优化关系,并总结归纳了石墨烯与Bi₂Te₃、CoSb₃等传统无机热电材料以及与导电高分子热电材料构成纳米复合块体和薄膜时,对材料结构与热电性能的影响,并结合现存的问题对石墨烯在热电领域中的应用进行了展望。     

柔性复合热电材料及器件的研究进展

热电材料能够将热能与电能直接相互转化,在废热回收及绿色制冷领域中具有巨大的应用潜力。相比无机块体热电材料,柔性热电材料具有可弯折、体积小、质量轻等优点,还适用于制备可穿戴电子设备。近10年来,基于导电高分子、碳材料和无机纳米材料等的柔性复合热电材料及器件逐渐成为炙手可热的研究领域,受到了业内广泛的关注。本文综述了近年来基于不同材料体系的柔性热电材料及器件的研究进展、存在的亟待解决的问题和未来的发展方向。大量研究结果表明,材料的热电性能可以通过化学合成和分子设计战略、形貌控制及掺杂技术等进行有效的调控。研发满足实际应用需要的先进柔性热电材料仍然极具挑战性。     

柔性热电材料的研究进展及应用

热电材料是能够实现热能和电能直接相互转化的一类新型能源材料,在温差发电和半导体制冷两方面有重要应用。与传统热电材料相比,柔性热电材料具有形状可弯曲、重量轻和环境友好等优点,在可穿戴设备及其他柔性电子领域具有较好的应用前景。当前,如何进一步提高柔性热电材料的性能,特别是如何协同优化其柔韧性能与热电性能是研究的关键。本文结合近年的研究热点,综述了聚合物基柔性热电材料、碳基柔性热电材料和无机半导体类柔性热电材料的研究进展,详细介绍了这三类柔性热电材料的特点、性能优化以及制备方法,总结了柔性热电材料在电子、医疗和工业等领域的应用,并结合现存的一些问题和不足对柔性热电材料今后的研究方向进行了展望。     

聚噻吩类电致变色材料的研究进展

电致变色材料广泛应用于显示屏、智能窗、国防军事伪装等各方面,得到了人们的广泛关注。本文介绍了聚噻吩及其衍生物的变色机理,综述了聚噻吩、PEDOT、D-A型材料、D-A-D型材料、噻吩共聚物及其有机/无机纳米复合材料的性能及其研究进展,并简要介绍了噻吩类电致变色材料的应用前景,指出合成颜色变化丰富、稳定性和成膜性好、易加工、并有很好导电性能的D-A-D材料、共聚物及其有机/无机纳米复合材料是聚噻吩类电致变色材料发展的主要趋势。     

金属及其化合物掺杂PVDF介电/压电材料的研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有热电性和压电性的聚合物,由于其具有良好的柔韧性、热稳定性和耐腐蚀性等优点,因此在电子电气领域具有广阔的应用前景,但相对于传统无机类压电材料来说,其介电常数和压电常数仍相对较低,因此提升PVDF的压电性能和介电性能已成为目前国内外的研究热点之一。本文对近年来国内外利用金属及其化合物来提高聚偏氟乙烯(PVDF)电性能的方法进行了概述,并对金属及其化合物掺杂PVDF的利弊及发展趋势进行了展望。     

导电高分子及其纳米复合材料的热电性质

与无机热电材料相比, 有机热电材料具有资源丰富、 成本低、 质量轻、 柔韧性好及热导率低等优点, 成为热电研究领域关注的热点. 理论和实验结果表明, 低维化和小尺度化是热电材料研究和开发的发展方向. 本文对低维有机热电材料的合成、 器件组装及热电性质的影响因素等进行简要评述, 并对低维有机热电材料的研究方向进行了讨论.     

柔性热电器件的制备与性能研究

介绍了有机/无机复合热电材料的柔性器件, 按照柔性器件的组装制备方式, 以串联型、 堆砌型和折叠型3种类型, 详细地总结了其制备过程与器件热电性能, 探讨该领域的研究进展, 并对其发展前景进行展望.     

导电聚合物热电材料研究进展

随着煤、石油、天然气等不可再生化石燃料的减少和世界能源需求的不断增加,近年来导电聚合物热电材料的研究逐渐引起人们的关注。本文介绍了近年来导电聚合物热电材料的研究进展,简要分析聚合物热电材料目前存在的主要问题,并提出提高聚合物热电材料性能的初步策略。     

聚(3,4-乙撑二氧噻吩)基电极材料:制备、改性及在电子器件中的应用

聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)作为一种成膜性好、热稳定性高、电导率可调且廉价的透明导电高分子材料,在多种能量转换和储存器件中有着诱人的应用前景。然而,较低的电导率等因素制约了基于PEDOT组装的各类器件的实际性能。本文首先简述了PEDOT薄膜的基本性质、常用的化学与物理制备途径以及提高电导率的几种方式,随后综述了PEDOT以及PEDOT和其他物相构成的复合结构在包括太阳能电池、发光二极管、电致变色器件和超级电容器等器件中的应用的最新进展。其中,不仅阐述了PEDOT基材料在上述器件中所起的作用,还详细介绍了针对不同器件对PEDOT基材料的要求,研究人员提出的PEDOT基材料的设计思路,包括设计具有特定微观形貌的PEDOT薄膜、对PEDOT薄膜的电导率、功函数和透光度等进行调控以及将PEDOT和碳材料、金属纳米颗粒、金属氧化物等其他物相进行复合。最后指出了目前在PEDOT基电极材料的研究中面临的挑战,并对该材料的研究前景进行了展望。     

一维轴向有机无机异质结肖特基二极管的制备及性能研究

一维有机无机杂化材料的制备一直以来是难点问题, 其不同组分间协同产生的新颖性能及广泛应用前景, 使其成为近年来研究热点. 通过多孔氧化铝模板辅助分步电化学沉积方法, 成功设计和制备了有机导电聚合物聚3,4-乙撑二氧噻吩[poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT]和无机金属银(Ag)的分段式纳米线. 使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其形貌和结构进行了表征. 采用顶端接触上电极的方式, 研究了单根PEDOT纳米线和单根PEDOT-Ag异质结纳米线的伏安特性曲线. 结果表明, 单根异质结纳米线展现出肖特基二极管行为, 正向开启电压为0.3 V, 反向击穿电压为1.5 V, 正向开启后电流达到微安数量级.     

二甲基亚砜改性聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸薄膜的研究及应用进展

二甲基亚砜(DMSO)被称为“万能溶剂”,除了在化学、医学、化妆品等领域的常规应用,在有机电子领域也有展现出特色应用。 聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)是一类卓越的水分散性导电聚合物材料,具有优异的可加工性、混合性、生物兼容性、成膜性以及可商业规模生产等优势,被广泛应用于抗静电涂层、透明电极、有机太阳能电池、超级电容、生物传感等新材料和绿色能源领域。 DMSO对调控PEDOT:PSS薄膜的形貌、导电、热电、功函,界面接触、力学、自修复等性能具有重要作用。 基于我们团队及国内外学者在本领域的研究成果,本文系统综述了DMSO对PEDOT及其衍生物:PSS(PEDOTs:PSS)作用的效果及其机制,探讨了应用中面临的问题与挑战。     

导电聚(3,4-二氧乙基噻吩)/无机纳米复合材料研究

本论文围绕制备导电聚合物PEDOT(聚3,4-二氧乙基噻吩)与无机氧化物及金属纳米复合材料的研究,探索了不同复合材料所表现的独特的电学、光学和结构等方面性质,并建立了一种无模板制备有机/无机一维纳微米结构复合材料的一步合成新方法,制备了具有core-shell结构的PEDOT/PSS-ZnO,PEDOT/PSS-Au复合纳米线,取得了以下创新性结果.     

聚(3,4-乙烯二氧噻吩)在电磁屏蔽领域的应用

随着现代电子信息技术的迅猛发展,电磁干扰问题日益严重,发展综合性能优异的电磁屏蔽材料具有重要意义.聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene),PEDOT)具有分子结构简单、能隙小、电导率高等特点,为高性能电磁屏蔽材料的实现提供了新途径.同时,随着对材料电磁屏蔽性能研究的深入以及制备技术的进步,将PEDOT与其他材料复合,通过合理的组分选择与结构设计,可以协同发挥各组分间电磁匹配特性,从而使PEDOT更好地满足柔性显示、智能可穿戴设备、高频器件、高精密电子设备等应用领域对电磁屏蔽材料"厚度薄、密度低、屏蔽强、屏蔽带宽宽"的具体要求.近年来,较多的研究致力于此并取得重要的成果.本文对以PEDOT为功能组分的电磁屏蔽材料的最新研究进展进行了综述,将近年来PEDOT及其与不同功能组分复合(包括导电组分、磁性组分及无电磁特性组分)构筑的电磁屏蔽材料体系的制备及电磁性能进行归纳总结,重点讨论电磁组分、微观结构与电磁屏蔽特性的联系,及其电磁屏蔽机理与性能优化方式,并对PEDOT在电磁屏蔽研究领域的机遇与挑战进行了展望.     

反向胶束法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米粒子的光电性能和热稳定性

采用聚合和掺杂同时进行的反向胶束体系制备了粒径分散较小的聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)纳米粒子, 利用紫外-可见光光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对纳米粒子进行了表征. 实验结果发现, 氧化剂用量、超声处理、聚合温度及掺杂程度对PEDOT纳米粒子的形貌、电性能及热稳定性有不同程度的影响. 根据实验结果对反向胶束法制备PEDOT纳米粒子过程进行优化发现, 在PEDOT纳米粒子聚合过程中, 甲基苯磺酸有效掺杂浓度约为0.17 mol/L时, PEDOT链的取向最规则, 在6.7°, 12.7°, 25°出现衍射峰, 掺杂剂的有效掺杂使得纳米粒子中分子链的取向不同, 并可以获得较高的电导率(>100 S/cm)的PEDOT纳米粒子, 当粒子的尺寸小于20 nm后电导率降低; 热失重法(TG)分析结果表明, PEDOT纳米粒子的热稳定性比普通块材好, 掺杂剂浓度对纳米粒子的热稳定性有一定影响.     

基于WOx/PEDOT:PSS复合空穴传输层的高效稳定平面异质结钙钛矿太阳电池

在基于钙钛矿/富勒烯平面异质结的钙钛矿太阳电池中,PEDOT:PSS是最常使用的空穴传输材料. 但PEDOT:PSS呈酸性,会腐蚀金属氧化物透明电极,使器件的电极界面稳定性欠佳. 本文将高功函的氧化钨（WO_x）插入到PEDOT:PSS和FTO之间,形成WO_x/PEDOT:PSS复合空穴传输层,这样既可以避免PEDOT:PSS与FTO直接接触,提高器件的稳定性,又可以进一步降低电极界面的接触势垒,从而提升器件的性能. 作者研究了复合传输层对透光率、钙钛矿形貌、钙钛矿结晶、光伏性能及器件稳定性的影响. 基于WO_x/PEDOT:PSS复合空穴传输层的电池效率可以达到12.96%,比单纯的PEDOT:PSS的电池效率(10.56%)提升了22.7%,同时器件的稳定性也得到大幅改善.     

稀土硫化物的研究进展

稀土硫化物是一类结构复杂、性能丰富、应用广泛的功能材料,在无机颜料、热电材料、光学材料及磁性材料等领域有着独特的优势和广阔的应用前景,是近些年来国际上的研究热点之一.本文总结了稀土硫化物的制备方法及其应用研究进展,对稀土硫化物制备的一些常见方法进行了总结和评述,对稀土硫化物的应用研究进行了总结,重点介绍了γ-稀土倍半硫化物的结构、性能特点以及相应的应用,尤其是它在环保颜料、高温热电材料以及纳米材料等领域中应用;此外,本文对稀土硫化物研究中还存在的一些问题进行了评述,并对未来的相关研究进行了展望.     

反应型POSS杂化纳米材料合成及其对聚合物的改性研究进展

多面体低聚笼型倍半硅氧烷(POSS)是一类分子内有机-无机杂化材料。该材料因为同时含有笼型的Si—O—Si核及键合在Si顶点上可设计的有机基团,所以兼具无机材料高的强度和耐温性以及有机基团灵活的可设计性,可广泛用于聚合物的改性。反应型POSS是指POSS上的有机基团与其改性聚合物有较高的反应活性,可以共价键合于聚合物分子链上,提高POSS在聚合物基体中的分散性,增强其界面粘接作用,更大程度提高聚合物的性能。本文综述了近年来反应型POSS的合成,POSS在聚合物增韧补强、耐热阻燃性能、介电性能改性等领域的研究进展,总结了POSS改善无机纳米粒子在聚合物改性体系分散性能方面的研究进展,并指出了今后的发展方向。     

离子液体中制备无机材料

离子液体作为潜在的“绿色”溶剂,具有许多传统溶剂无法比拟的优异性能,在有机合成、催化、液液分离和萃取等领域引起了广泛的研究。而在离子液体领域无机材料的制备是一个较新的发展分支,现已利用其合成出多种具有独特结构和性能的无机材料。本文就离子液体在无机材料制备方面的应用及发展趋势进行了综述。目前,对于制备无机材料,离子液体主要是作为电解液、表面活性剂或溶剂,本文介绍了其在应用中的优缺点,并指出该领域未来的发展趋势是离子热合成和集模板-溶剂-反应物于一身的离子液体反应。     

Ag复合对LaCoO_3陶瓷热电性能的影响

<正>0引言热电材料是利用热电效应实现电能和热能相互转化的功能材料,在废热发电和无氟制冷等方面有广泛的应用前景。其中氧化物热电材料是近年来备