PEDOT修飾的石墨烯@聚苯胺復合材料的制備及熱電性能研究.pdf

1、導電聚苯胺因其具有多重導電態(tài)、獨特的摻雜機制和較低的熱導率，成為聚合物熱電材料的研究熱點。通過酸摻雜、與聚合物、碳材料復合等方法，都能使聚苯胺的導電性能得到提升，并且保持低的熱導率，從而使聚苯胺的熱電性能得到提升。本文通過向聚苯胺中加入聚3,4-乙烯二氧噻吩修飾的石墨烯微片（PEDOT-GN）作為導電填料，研究了PEDOT:GN的比例和PEDOT-GN加入量對聚苯胺復合材料熱電性能的影響，并考察了摻雜酸的性質對聚苯胺復合材料的結構形貌及

2、熱電性能的影響。
　　石墨烯微片易團聚，在其表面修飾聚3,4-乙撐二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）可提高石墨烯微片在聚苯胺基體中的分散性。掃描電鏡照片顯示，PEDOT:PSS納米線及PEDOT納米點修飾在石墨烯微片上或橋接于石墨烯微片之間，構筑了大量多維導電網絡。
　　加入PEDOT修飾的石墨烯微片后，由XRD圖可知，復合材料的結晶性變好；由紅外光譜、拉曼光譜可知，復合材料內部未生成新的化學鍵。由熱失重曲線可知，

3、加入PEDOT-GN后，復合材料的熱穩(wěn)定性增加，說明PEDOT-GN可減降低聚苯胺脫摻雜的程度。硫酸作為摻雜酸時聚苯胺包覆的聚3,4-乙烯二氧噻吩修飾的石墨烯微片（記為PEDOT-GN@PANS）復合材料在所測試范圍內的熱穩(wěn)定性最好。摻雜酸為鹽酸和磺基水楊酸時對PEDOT:PSS中PSS的脫去效果較好。
　　研究了摻雜酸為硫酸，導電劑PEDOT-GN的PEDOT:GN比例和加入量對聚苯胺復合材料熱電性能的影響。研究表明，加入PED

4、OT-GN后，復合材料的電導率在測試范圍內隨PEDOT和PEDOT-GN含量的增加而增大，其中，當PEDOT與GN的比例為1:2時，加入量為20％的試樣電導率最高，在180℃時可達1956S/cm，比聚苯胺提高了30倍；復合材料的Seebeck系數(shù)在測試范圍內的溫度穩(wěn)定性均比聚苯胺好，且隨著PEDOT和PEDOT-GN含量的增加而改善；雖然復合材料的熱導率隨著PEDOT:GN比例和PEDOT-GN加入量的增加而增大，但其熱導率仍在0.4

5、W/(m·K)以下。當PEDOT:GN=1：2、PEDOT-GN=20%時，復合材料的熱電性能最好，其ZT值可達1.26×10-3（180℃），比未加PEDOT-GN的聚苯胺提高了12.6倍。
　　另外，研究了鹽酸、磺基水楊酸、鹽酸-磺基水楊酸混酸、硫酸-磺基水楊酸混酸對聚苯胺復合材料熱電性能的影響。研究表明，鹽酸-磺基水楊酸為摻雜酸時，聚苯胺復合材料熱電性能的改善最顯著，當測試溫度為180℃時，其ZT值可達2.38×10-3，是