導(dǎo)電聚苯胺及其復(fù)合材料的制備及熱電性能研究.pdf

1、具有共軛π鍵經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)摻雜成為導(dǎo)體的導(dǎo)電聚合物，具有金屬和半導(dǎo)體特性及高分子材料結(jié)構(gòu)多樣性、重量輕、易于加工和具有柔韌性等優(yōu)點(diǎn)，其潛在的獨(dú)特性能和應(yīng)用領(lǐng)域近年來受到人們的廣泛關(guān)注。本文以聚苯胺(PAn)作為導(dǎo)電高聚物的一個(gè)典型代表，對(duì)其熱電性能進(jìn)行了研究。(1)用化學(xué)氧化法在不同的聚合條件下合成聚苯胺，通過改變反應(yīng)物原料比例、介質(zhì)酸度、反應(yīng)溫度等反應(yīng)條件以及不同的摻雜條件，獲得不同分子態(tài)及凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)摻雜聚苯胺，討論了不同聚合條件及摻

2、雜條件對(duì)電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)及熱電品質(zhì)的影響；(2)分別以鄰甲基苯胺和鄰甲氧基苯胺與苯胺進(jìn)行共聚，研究共聚物的熱電性能，討論不同的取代基及取代的比例對(duì)聚苯胺電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)及熱電品質(zhì)的影響；(3)以導(dǎo)電聚苯胺為基體，無機(jī)半導(dǎo)體熱電材料CoSb3、Be2Te3以及電導(dǎo)率高的金屬Ag為分散相，制備PAn/CoSb3，PAn/Be2Te3和PAn/Ag復(fù)合材料，討論無機(jī)物的復(fù)合對(duì)聚苯胺電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)及熱電品質(zhì)的影響

3、。研究結(jié)果表明： 1．分子量較小的聚苯胺電導(dǎo)率及Seebeck系數(shù)都較小。較高的摻雜率下，聚苯胺電導(dǎo)率較高，而Seebeck系數(shù)相應(yīng)較低。具有較規(guī)整結(jié)構(gòu)的聚苯胺，聚苯胺電導(dǎo)率和Seebeck系數(shù)都有所提高。 2．在氧化聚合合成聚苯胺時(shí)，合適的氧化劑用量及反應(yīng)介質(zhì)酸濃度，生成的聚苯胺有較高分子量和摻雜率。較低的反應(yīng)溫度對(duì)生成高分子量聚苯胺及形成規(guī)整結(jié)構(gòu)有利。二次摻雜特別是用有機(jī)酸進(jìn)行二次摻雜，對(duì)生成規(guī)整結(jié)構(gòu)有利，但有時(shí)會(huì)造

4、成摻雜率下降，因此對(duì)電導(dǎo)率及Seebeck系數(shù)的影響是兩種因素的總和。 3．用鄰甲基苯胺和鄰甲氧基苯胺分別與苯胺進(jìn)行共聚生成的共聚物，鄰位取代效應(yīng)導(dǎo)致的電導(dǎo)率的減小程度不大，但Seebeck系數(shù)隨著取代基取代量的增加有較大程度增加，因此對(duì)提高熱電品質(zhì)因子是有利的。 4．以無機(jī)物與聚苯胺復(fù)合，對(duì)聚苯胺電導(dǎo)率和Seebeck系數(shù)的影響與無機(jī)物的性質(zhì)、顆粒大小及復(fù)合方法均有關(guān)。復(fù)合物的Seebeck系數(shù)與電導(dǎo)率的關(guān)系與無機(jī)半導(dǎo)

5、體材料中的關(guān)系一致，即電導(dǎo)率增大的同時(shí)，Seebeck系數(shù)減??； 5．聚苯胺、聚苯胺共聚物以及聚苯胺/無機(jī)物復(fù)合材料，其電導(dǎo)率在一定的溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高而增大，Seebeck系數(shù)的變化正好相反相應(yīng)有所降低，與半導(dǎo)體電導(dǎo)率及Seebeck系數(shù)與溫度的關(guān)系相一致。 6．聚苯胺有較小的熱導(dǎo)率，熱導(dǎo)率對(duì)各種結(jié)構(gòu)因素的依賴很小，約為0.005W·cm-1·K-1數(shù)量級(jí)。 7．通過合適的有機(jī)酸二次摻雜、在聚苯胺鏈段上添