裴堅(jiān)和王婕妤老師課題組在有機(jī)熱電材料的研究中取得新進(jìn)展
時(shí)間：2021-04-06 16:42:03學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)
?? 能源和環(huán)境問(wèn)題是當(dāng)今社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展亟需解決的兩個(gè)緊迫的問(wèn)題，尋找新型清潔的可替代能源成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的重大課題。熱電轉(zhuǎn)換材料是利用塞貝克效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的材料，是重要的清潔能源材料。相對(duì)于廣泛研究的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體熱電材料，有機(jī)聚合物熱電材料具有高賽貝克系數(shù)和低熱導(dǎo)的特點(diǎn)并繼承了有機(jī)材料制備工藝簡(jiǎn)單、成本低和柔韌性好等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在柔性、低成本熱電應(yīng)用方面展現(xiàn)誘人的應(yīng)用前景。盡管如此，聚合物熱電材料存在材料體系單一，缺乏對(duì)分子構(gòu)效關(guān)系和關(guān)鍵影響因素的系統(tǒng)理解等問(wèn)題，相關(guān)研究尚處于起步階段。
?????? 北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院裴堅(jiān)教授和王婕妤博士課題組開(kāi)展了一系列基于BDPPV衍生物的聚合物熱電材料的結(jié)構(gòu)和性能研究。他們通過(guò)向n型聚合物BDPPV骨架上引入氯原子、氟原子的方式獲得了兩類(lèi)新的n型聚合物CIBDPPV和FBDPPV。BDPPV衍生物與n型摻雜劑N-DMBI共混后表現(xiàn)出了很高的電導(dǎo)率。聚合物本身高的電子遷移率以及高效的摻雜過(guò)程使得它們表現(xiàn)出了很高的電導(dǎo)率，尤其是聚合物FBDPPV，其電導(dǎo)率最高達(dá)到14 S cm-1，功率因子達(dá)到28 μW m-1 K-2，這是目前報(bào)道的溶液加工的n型共軛聚合物所表現(xiàn)出的最高值。研究表明，將鹵素原子引入到聚合物的共軛骨架上不僅對(duì)其電子遷移率有重要影響，同時(shí)也會(huì)影響摻雜程度，二者對(duì)于電導(dǎo)率的提高均十分重要。這一研究成果為開(kāi)發(fā)高性能的n型有機(jī)熱電材料提供了設(shè)計(jì)依據(jù)，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)志上（J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 6979?6982）。
?????? 北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生石可是該論文的第一作者。該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、北京分子科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）的資助。
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