综述：含金属有机热电材料的最新研究进展

这篇综述系统总结了含金属有机热电材料（OTE）的最新进展，重点探讨了金属-有机配位聚合物（MOCPs）、小分子配合物及复合材料的设计策略与性能优化机制。通过金属d轨道与配体分子轨道的协同作用（如调控能级排列、增强π-d共轭），显著提升了电导率（σ）并降低热导率（κ），为近室温热电转换（ZT= S2 σT/κ）提供了新思路。文章特别强调了材料轻量化、柔性化在可穿戴器件中的潜力，为应对能源危机提供了创新解决方案。

　　

引言

随着能源危机与环境问题加剧，热电材料（TE）因其能将废热直接转化为电能（ZT= S²
σT/κ）而备受关注。传统无机材料如Bi₂
Te₃
虽ZT值高，但存在成本高、刚性大等缺陷。相比之下，有机热电材料（OTE）凭借轻质、柔性和溶液加工性脱颖而出，但其低载流子迁移率和适中Seebeck系数（S）限制了发展。金属的引入通过d-π轨道杂化调控能带结构，成为突破性能瓶颈的关键。

1D线性配位聚合物

以poly[A_x
(M-ett)]为代表的金属-有机配位聚合物（MOCPs）展现了独特的π-d共轭体系。金属（如Ni、Cu）与硫醇配体形成的平面结构不仅增强电子离域，还通过金属节点诱导晶格散射，将热导率（κ）降至0.5 W m^-1
K^-1
以下。例如，Cu-ett体系电导率达500 S cm^-1
，功率因子（PF= S²
σ）突破200 μW m^-1
K^-2
，显著优于纯有机体系。

金属-酞菁配合物

酞菁（Pc）配合物如CuPc和CoPc通过中心金属调控HOMO-LUMO能隙，实现S值>200 μV K^-1
。平面大环结构促进分子间π-π堆叠，载流子迁移率提升至10 cm²
V^-1
s^-1
。值得注意的是，轴向配体（如CN^-
）可进一步调节电子密度分布，使ZT值接近0.3。

含金属复合材料

将Bi₂
Te₃
纳米线与PEDOT复合，兼具无机材料高σ（10³
S cm^-1
）和有机相低κ（0.2 W m^-1
K^-1
）。界面处的声子散射效应使复合材料ZT值达0.8，同时保持柔性（弯曲半径<5 mm）。

总结与展望

金属掺杂策略为OTE材料带来了能带工程的新维度，未来需聚焦于：1）开发廉价金属（如Fe、Zn）体系；2）优化分子堆积方式以增强载流子传输；3）探索动态柔性器件集成技术。随着机理研究的深入，含金属OTE材料有望在可穿戴能源领域实现规模化应用。