[发明专利]一种n型吖啶/碳纳米管复合热电材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种n型吖啶/碳纳米管复合热电材料及其制备方法。本发明将3,6‑二胺基吖啶衍生物与单壁碳纳米管复合，制成n型吖啶/碳纳米管热电材料。与传统的无机热电材料相比，所述新型n型吖啶/碳纳米管复合热电材料除了具有较高的Seebeck系数、电导率与功率因子之外，还具有良好的柔韧性以及一定的机械性能，使得该新型n型吖啶/碳纳米管复合热电材料有望应用于柔性可穿戴热电设备中。并且相较于传统无机热电材料，本发明制备方法简单易实现、成本低廉、易于加工成型。

技术领域

本发明涉及有机热电材料领域，尤其涉及一种n型吖啶/碳纳米管复合热电材料及其制备方法。

背景技术

经济社会的发展离不开能源的持续供应，不可再生资源的日益枯竭以及环境污染，严重影响经济发展和人们的生命健康，因此，探索和开发新型可再生清洁能源和高效能量转换与存储技术迫在眉睫。热电材料，又称温差电材料，是利用固体内部载流子的运动来实现热能和电能之间相互转换的半导体功能材料，其具有体积小、质量轻、运行安静且无需转换介质和机械可动部分等优点，作为一种新型能源材料被广泛关注。可用于工业废热回收、汽车尾气余热回收来进行发电等，不仅可提高燃油的利用率，还可降低废气的排放，保护环境。

热电材料的性能由热电优值ZT＝S²σT/κ来表征，其中S为材料的Seebeck系数，σ为电导率，T为热力学温度，κ为热导率，S²σ称为功率因子。ZT值越大热电转换效率越高，其热电材料的性能就越优异，因此一种优异的热电材料需要具有较大的Seebeck系数、高电导率以及低热导率。

无机材料由于具有较高的Seebeck系数和电导率，在热电材料领域得到快速发展，部分材料在热电偶控温和半导体制冷等领域已广泛应用。常用的无机热电材料主要有碲化铋，碲化铅，锗化硅，方钴矿以及一些金属硅化物和金属氧化物等。但由于这些无机材料的热导率较高，热电性能并不理想。此外，无机热电材料还存在加工困难、价格昂贵、有毒等缺点，也阻碍了其商业化发展。

有机聚合物热电材料目前发展较为迅速，如聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩等还有他们的衍生物都已经发展成熟。但是，聚合物的分子量及其结构难以精确把握，导致聚合物结构与其性能之间的关系难以进行系统的研究。特别地，性能优异的n型热电材料非常匮乏。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种n型吖啶/碳纳米管复合热电材料及其制备方法，旨在解决现有的无机热电材料热导率较高、以及加工困难、有毒、价格昂贵，以及n型有机热电材料匮乏等的问题。

本发明的技术方案如下：

一种n型吖啶/碳纳米管复合热电材料的制备方法，其中，包括步骤：

A、将化合物a和化合物b混合，反应2-3小时，再冷却至室温，最后过滤、洗涤，得到化合物c；

B、将化合物c、碘化钠和乙醇混合，加入吡咯，反应2-4小时后，将反应液进行重结晶，过滤得到ADTn；

C、将ADTn和单壁碳纳米管混合于溶剂中，在惰性气体环境下超声分散8-12小时，抽滤；

D、在真空60-70℃条件下干燥3-4h，得到所述n型吖啶/碳纳米管复合热电材料；

化合物a结构式：

化合物b结构式：其中，n＝1，2，4；

化合物c结构式：其中，n＝1，2，4；

ADTn的结构式：其中，n＝1，2，4。