通过协同调节酯侧链结构并进行热退火处理,提升基于二酮吡咯并吡咯的共轭聚合物的导电性能,从而实现热电发电应用

《Journal of Materials Chemistry A》:Synergistic regulation of ester side chains and thermal annealing to enhance electrical conductivity in diketopyrrolopyrrole-based conjugated polymers for thermoelectric generation

【字体: 时间:2025年11月27日 来源:Journal of Materials Chemistry A 9.5

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  热电聚合物DPP基材料通过引入酯侧链提升性能,合成含烷基/烷氧基酯-叔丁基侧链的PDPPC6B-10和PDPPO4B-10,与无侧链控制样PDPPB-0对比,GIWAXS证实侧链增强聚合物堆叠和掺杂效率,功率因子分别达48.60和39.72 μW m?1 K?2,较控制样提升3.95倍和3.23倍。热解去除叔丁基后,PDPPC6B-10-A导电性达144.46 S cm?1,是PDPPB-0-A的3.38倍。酯侧链引入是开发高性能热电聚合物的有效策略。

  

酯侧链已被证实能够增强共轭聚合物在太阳能电池和有机场效应晶体管等应用中的堆叠结构和性能。然而,它们在热电材料中的应用却未受到足够的关注。在这项研究中,我们合成了含有烷基和烷氧基酯-丁基(t-Boc)侧链的二酮吡咯并吡咯(DPP)基聚合物,分别命名为PDPPC6B-10和PDPPO4B-10(其中“10”表示酯侧链的摩尔含量)。同时,我们还合成了一种不含酯侧链的对照聚合物PDPPB-0以进行对比分析。广角X射线散射(GIWAXS)分析表明,引入功能性酯侧链显著改善了聚合物的堆叠结构和掺杂效率。因此,这些聚合物的功率因子(PF)明显高于对照聚合物PDPPB-0。在相同的掺杂条件下,PDPPO4B-10和PDPPC6B-10的功率因子分别达到了48.60 ± 1.74 μW m-1 K-2和39.72 ± 3.13 μW m-1 K-2,相对于PDPPB-0(PF = 12.30 ± 1.24 μW m-1 K-2)分别提高了3.95倍和3.23倍。此外,t-Boc基团的热分解进一步增强了聚合物的堆叠结构和电导率。经过热处理去除PDPPC6B-10中的t-Boc侧链后,其电导率达到了144.46 S cm-1,在相同掺杂条件下比PDPPB-0-A高出3.38倍。这些发现表明,引入酯侧链是一种可行且有效的策略,可用于开发高性能的热电共轭聚合物。

图形摘要:通过协同调节酯侧链和热退火来提高基于二酮吡咯并吡咯的共轭聚合物的热电性能
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