[发明专利]一种制备高性能聚吡咯/硒化银/尼龙柔性复合热电薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种制备高性能聚吡咯/硒化银/尼龙柔性复合热电薄膜的方法，包括以下步骤：(1)先以硒纳米线为模板，在乙二醇溶剂中与硝酸银反应得到硒化银纳米结构，接着继续加入吡咯单体，超声，随后加入过硫酸铵，室温搅拌，在硒化银纳米结构上原位聚合，合成聚吡咯/硒化银纳米结构；(2)取聚吡咯/硒化银纳米结构分散于无水乙醇中，抽滤，真空干燥，即得到聚吡咯/硒化银/尼龙复合薄膜。通过本发明的方法可以制备高性能的柔性热电薄膜，并以此薄膜制作高输出性能热电器件，为穿戴式电子器件供电。

技术领域

本发明属于柔性热电薄膜技术领域，涉及一种制备高性能聚吡咯/硒化银/尼龙柔性复合热电薄膜的方法。

背景技术

热电材料是一类可以直接实现热能和电能之间相互转换的功能材料。热电材料所制备的热电发电和制冷器件具有结构简单、体积小、无磨损、无噪音、无污染等优点。热电材料作为环境友好型材料，具有广泛的应用前景。

热电材料性能指标一般用无量纲优值ZT进行衡量，其表达式如下：

ZT＝α²σT/κ其中：α为Seebeck系数；σ为电导率；κ为热导率；T为热力学温度。对于薄膜材料来说，常用功率因子PF(PF＝α²σ)来衡量其热电性能。

柔性热电材料在近年受到越来越多的关注并取得了一定的进展，特别是有机物及其复合物热电材料。导电聚合物由于其具有良好的柔性、易加工、热导率低等优点，但其功率因子较低。于是大部分研究将导电聚合物作为复合热电材料中的基质，无机材料作填充物，通过两相之间的协同效应来提高复合材料的热电性能。而传统的有机/无机复合方法存在分散性差、有机相多等问题导致薄膜性能较差。另外，无机热电材料由于其刚性的本质特点，通常无法单独实现柔性的需求。除了与有机聚合物复合外，以柔性材料作为衬底支撑无机热电材料的方法也越来越受到关注。

硒化银属于窄禁带半导体(0K，能隙为0.07eV)，在407K存在相变。低温相硒化银具有正交结构，呈半导体特性，高温相硒化银具有立方结构，是超离子导体。其中，低温相硒化银具有高电导率、较高塞贝克系数和低的热导率，在室温附近具有优异的热电性能。但是目前制备的大部分硒化银材料都是非柔性，限制了其在柔性热电材料中的应用。

专利“一种优化硒化银/尼龙柔性复合薄膜热电性能的制备方法”(公开号：CN110828651A)中，在40℃下用湿化学的方式合成了不均匀的一维硒化银纳米结构，以柔性尼龙滤膜为基底，通过抽滤、热压(200℃,1MPa)的方式得到了具有一定柔性的硒化银薄膜。该薄膜在室温下的功率因子可达1882μW m^-1K^-2，ZT值高达0.8，是至今报道的柔性热电薄膜中性能最高之一。然而功率因子仍然离非柔性的硒化银薄膜有一定距离。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种制备高性能聚吡咯/硒化银/尼龙柔性复合热电薄膜的方法，以进一步优化柔性复合热电薄膜的热电性能等。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种制备高性能聚吡咯/硒化银/尼龙柔性复合热电薄膜的方法，包括以下步骤：

(1)先以硒纳米线为模板，在乙二醇溶剂中与硝酸银反应得到硒化银纳米结构，接着继续加入吡咯单体，超声，随后加入过硫酸铵，室温搅拌，目的在于使吡咯单体能在硒化银纳米结构上原位聚合为聚吡咯，合成聚吡咯/硒化银纳米结构；

(2)取聚吡咯/硒化银纳米结构分散于无水乙醇中，抽滤，真空干燥，即得到聚吡咯/硒化银/尼龙复合薄膜。

进一步的，所述的硒纳米线通过以二氧化硒为硒源，抗坏血酸为还原剂，合成得到。

进一步的，硒纳米线与吡咯单体的添加量比为0.5mmol：(1～3)μL，优选为0.5mmol：1μL。