掺杂聚苯胺的热电性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:csc000000
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,研究较多的具有实际应用价值的热电材料均为无机半导体材料,而聚合物具有质轻、制备简单、结构可设计等许多传统无机材料不具备的优点,能够满足许多特殊场合的应用需求,如果能成为具有实际应用价值的热电材料,将是材料研究领域的一次重大突破。在众多聚合物材料中,导电聚合物由于电导率可以在绝缘体—半导体—金属态较宽的范围里变化,一直是材料科学的研究热点。但是,导电聚合物的研究大多集中在光学、电学、防腐蚀以及生命科学等方面,鲜有关于它们在温差发电和致冷方面的研究报道。本论文以导电聚苯胺(PANI)为研究对象,采用化学氧化聚合法制备了一系列掺杂态聚苯胺和聚苯胺—邻位取代苯胺的共聚物,并对产物进行了XRD、IR、UV-Vis结构表征和热电性能测试,以探索导电聚合物的热电应用潜能。论文系统讨论了不同合成方法、不同质子酸种类、聚合溶液酸浓度及合成温度对质子酸掺杂PANI的电导率、Seebeck系数、热导率、无量纲优值因子ZT的影响,最后探讨了邻位取代基团的引入对苯胺与其衍生物共聚产物热电性能的影响。研究结果如下:1.红外光谱和紫外-可见光谱分析中,掺杂态PANI的吸收峰相对于本征态PANI均发生了不同程度的红移,表明质子酸对聚苯胺进行了有效的掺杂。合成掺杂一步法产物的电导率和功率因子要远远高于合成-脱掺杂-再掺杂多步法产物的结果,因此本研究中我们选取简便易行的一步法作为合成质子酸掺杂聚苯胺的方法。2.不同质子酸掺杂PANI的研究结果表明,无机酸(HC1、H2SO4、HClO4)和有机磺酸(对甲基苯磺酸PTSA、樟脑磺酸CSA)掺杂PANI的电导率和ZT值要高于用有机羧酸(酒石酸TA、柠檬酸CA)掺杂的PANI。在303-373K范围内,PTSA掺杂的样品由于电导率远高于其他样品使其ZT值最高,但在高温范围内,其Seebeck系数增幅较小,使得在373-393K内,HCl掺杂PANI的ZT值最高,但在393K以后,HC1O4掺杂PANI的热电性能最好,在423K时ZT值达3.18×10-4。3.对HCl、HClO4、PTSA掺杂PANI的反应条件优化结果表明,HC1掺杂PANI的最佳反应浓度为1.0M,最佳反应温度为15℃,产物的最高ZT值在423K时可达2.67×10-4;而在0~5℃和0.5M酸浓度的条件下合成的HClO4掺杂PANI的热电性能最好,423K时ZT可增加至4.31×10-4;对于PTSA掺杂PANI样品,最佳反应浓度为1.0M,合成温度研究显示,在383K以下,15℃下合成产物的ZT值最高,但在383K以上,0-5℃下得到的PANI的ZT值最高,423K时达2.65×10-4。4.采用一步法制备了苯胺-邻甲基苯胺的共聚物(PAOT)和苯胺-邻硝基苯胺的共聚物(PAON)。对于PAOT样品,邻位引入供电子甲基后空间位阻效应占主导,使共聚物的电导率和热导率都低于纯PANI,但Seebeck系数却高于纯PANI样品。OT含量为15%时的样品在303-360K时的ZT值要高于纯PANI样品。但对于PAON样品而言,所有样品的电导率、ZT值都远低于纯PANI样品,这是由于取代基的空间位阻效应、硝基的吸电子效应共同影响的结果。
其他文献
自上海、深圳两个证券交易所成立以来,我国证券市场得到了快速的发展。至2008年底,中国证券市场境内外的上市公司已达1800多家。中国证券市场的飞速发展,给我国经济的建设和
<正>在中医学范畴中"胸痹"心痛,即冠心病心绞痛,而不稳定性心绞痛由于反复发作,病情极易恶化为真心痛,即为急性心肌梗死。心脉瘀阻,不通则痛是中医学胸痹心痛病机的总的论述,
生命时间是闵可夫斯基吸收了以柏格森为主的生命哲学思想而在现象学精神病理学领域提出的一个全新概念,用以描述忧郁症和躁狂症患者在时间感上表现出的停滞或破碎等病理现象
对于光纤分布式数据接口(FDDI)互连的航空电子系统可靠性问题,从FDDI互连系统的基本拓扑结构出发,提出了基于任务的系统可靠性分析方法,建立了FDDI互连系统的可靠性模型;根据
维生素C工业发酵中普通生酮基古龙酸菌(Ketogulonigenium vulgare,俗称小菌)在其伴生菌(Bacillus megaterium,俗称大菌)的作用下,利用自身的酶系将L-山梨糖转化为维生素C的前体2-
卟啉类大环化合物因发射波长位于红光区,且具有特殊的窄带发射等特点而成为制备红色发光器件的首选材料,用其制作的红色电致发光器件往往具有很高的色纯度,但红光器件还存在
结垢现象随处可见,不仅存在于生活中,也存在于工业上。结垢引起设备局部过热,不但浪费燃料,而且造成水资源浪费。水是人类生活和生产不可缺少的重要物质,也是不可替代的重要
本论文先利用稀酸活化法、超声法对纤维素进行预处理,再以预处理的纤维素为原料,利用化学氧化法在非均相体系中制备了纤维素-聚苯胺导电复合材料。采用傅里叶红外光谱(FTIR)
近年来,随着人们生活质量的提高,生活节奏的加快,环保意识的加强,纸质杯的用量与日俱增,纸杯生产设备的需求量也大幅度增加,但对纸杯生产设备研究工作基本属于空白区域。本文
<正>人体的血脉经络,流通全身各处,内贯五脏六腑,外濡肌肤腠理,运行气血津液,滋润灌溉全身。《灵枢决气》:"夫脉者,血之府也"。《灵枢本神》:"心藏脉,脉舍神","视其外应,以察