[发明专利]一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法：将阴离子表面活性剂加入到去离子水中，接着加入FeCl₃，搅拌至溶液呈深黄色，然后加入EDOT单体，在搅拌条件下聚合反应后冷却至室温，用去离子水和甲醇洗涤数次后，超声分散在甲醇溶液中，得到PEDOT纳米线溶液；将分散均匀的PEDOT纳米线溶液通过真空抽滤到滤膜上，真空干燥，干燥后的薄膜自然脱落形成自支撑薄膜。本发明制备的柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料有较高的热电性能，在热电发电、制冷方面具有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法，属于有机热电材料领域。

背景技术

热电材料主要是利用固有载流子的输运实现热能与电能相互转化，作为一种环境友好的材料，近年来备受人们的关注，并在热电发电、制冷方面已有一定的实际应用。热电材料的性能主要由无量纲热电优值来评估，其表达式如下：

其中S和σ是材料的Seebeck系数和电导率，k为热导率，T为绝对温度。由上式可知，热电性能的优化需要在提高功率因子(S²σ)的同时降低热导率，经过不断研究证明PEDOT可以通过掺杂、后处理、纳米工程等方法提高其热电性能。

与PEDOT纳米颗粒相比，一维PEDOT纳米线更有利于载流子传输，从而获得更高的热电性能。目前传统工艺制备的PEDOT产物多以粉末形成存在，应用时需要进一步制备成块体材料或者薄膜材料，若能直接制备出柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料将会拓展其在热电领域的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何制备将PEDOT产物制成块体材料或者薄膜材料。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：PEDOT纳米线的合成：将阴离子表面活性剂加入到去离子水中，接着加入FeCl₃，在50℃条件下搅拌1-2h至溶液呈深黄色，然后加入EDOT单体，在搅拌条件下聚合反应后冷却至室温，用去离子水和甲醇洗涤数次后，超声分散在甲醇溶液中，得到PEDOT纳米线溶液；

步骤2)：柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备：将分散均匀的PEDOT纳米线溶液通过真空抽滤到滤膜上，真空干燥，干燥后的薄膜自然脱落形成自支撑薄膜。

优选地，所述步骤1)中阴离子表面活性剂采用十二烷基硫酸钠(SDS)。

优选地，所述步骤1)中阴离子表面活性剂、FeCl₃、EDOT单体与去离子水的比例为5-40mmol：15mmol：7mmol：100mL；EDOT单体与甲醇溶液的比例为7mmol：500mL。

优选地，所述步骤1)中聚合反应的温度为0-100℃，时间为1-24h。

优选地，所述步骤1)中的滤膜采用尼龙滤膜或聚偏氟乙烯(PVDF)滤膜。

优选地，所述步骤2)中真空干燥的温度为50-100℃，时间为6-24h。

本发明通过自组装胶束软模板法结合真空抽滤法制备柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料，所制备的材料具有良好的热电性能，同时制备工艺简单易操作、成本低、容易实现，在热电发电和制冷器件领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为采用实施例2制备的柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的数码照片。

图2为采用实施例2制备的柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的断面电镜图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。