高性能热电聚硒吩/氧化锰复合材料

《Journal of Applied Polymer Science》：High-Performance Thermoelectric Polyselenophene/Manganese Oxide Composites

聚硒烯与锰氧化物纳米粒子复合薄膜制备及热电性能研究。通过化学氧化聚合合成聚硒烯，并与MnOx纳米粒子复合，经UV-Vis、FTIR等表征证实，当MnOx含量增至20%时，塞贝克系数提升至489 μV/K，功率因子达2.39×10^-2 μW/m·K^-2，显著改善热电性能。

　　

摘要

与传统的无机热电材料不同，聚合物热电材料（TEs）具有柔韧性、低成本、轻量化和环保性，这使得它们在可穿戴设备、柔性电子器件以及低等级热能收集领域具有广泛应用前景。为了提高聚合物热电材料的性能，人们采用了一种将其与无机材料复合的方法。本研究探讨了将聚硒吩（PSe）与二氧化锰（MnOx）纳米颗粒复合以改善其热电性能。首先，通过在水介质中的化学氧化聚合反应制备了聚硒吩；随后制备了二氧化锰。接下来，将聚硒吩与二氧化锰原位复合，形成了PSe/MnOx复合材料，并从中制备了薄膜。这些合成材料通过紫外-可见光谱（UV–Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱（EDS）等手段进行了表征。研究发现，当二氧化锰的质量占比从5%增加到20%时，塞贝克系数从31 μV K^?1提升至489 μV K^?1。其中，含有20%二氧化锰的PSe/MnOx3复合材料的塞贝克系数和功率因子分别达到了最高值，分别为489 μV K^?1和2.39 × 10^?2 μW m^?1 K^?2。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。