基于热电功能的PEDOT/碳纳米粒子杂化材料的可控制备及其结构-性能关系研究

By organic-inorganic hybridizing approach, poly(3,4-ethylene dioxythiophene)/carbon nanotube (PEDOT/CNT) or graphene hybrids with excellent thermoelectric function at low carbon nanoparticle content will be prepared, via interfacial structure tuning, molecular orientation and micro/nanoscale-morphological controlling. The relationship between structure and function will be studied as well. The CNT or graphene with super electrical conductivities will be employed, and the electrical conductive network will be formed. In addition, with the aid of wrapping on the surface of carbon nanoparticles or other method, the effects of PEDOT molecular orientation and mophology at micro-nanoscale on the Seebeck coefficient and thermoelectric property will be explored. Through the conduction of the present project, PEDOT/CNT or graphene hybrids with excellent thermoelectric function will be controllable prepared. The understandings toward some basic science issues such as interfacial interactions, preparation principles of hybrids and structure-function relationship will be deepened at molecular level. The present project will benefit the expoiltation of new energy materials and the polymer industries of our country as well.

本项目拟采用有机-无机杂化方法，通过界面结构调控和分子取向与微纳形貌控制等，在低碳纳米粒子含量时可控制备具有优异热电功能的聚（3,4-乙撑二氧噻吩）/碳纳米管(PEDOT/CNT)或石墨烯杂化材料，并探讨其结构-功能性关系。采用具有超高电导率的CNT或石墨烯，在低含量情况下，结合界面结构的有效调控，通过碳纳米粒子表面包覆等方法，研究PEDOT分子取向和微纳米形貌，并研究杂化材料的微结构对其宏观热电性能的影响。通过本项目的实施，可控制备具有优异热电功能的PEDOT/碳纳米粒子杂化材料，从分子水平上加深对碳纳米粒子界面相互作用、杂化材料制备原理和结构-热电功能性关系等基本科学问题的认识，并对开发新型能源材料和我国的高分子工业具有重要意义。

本项目采用有机-无机杂化方法，通过碳纳米粒子表面包覆、界面结构调控和分子构象等，可控制备了具有优异热电功能的聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）/碳纳米管（CNT）或石墨烯杂化材料以及聚吡咯（PPy）/石墨烯杂化材料，并探讨其结构-热电功能性关系机理。.采用具有高电导率的CNT或石墨烯，通过模板吸附-原位聚合方法，结合界面结构的有效调控，通过在碳纳米粒子表面均匀包覆导电聚合物层等过程，制备了具有优异热电性能的PEDOT/石墨烯、PEDOT/CNT和PPy/石墨烯等多种杂化材料，较深入地研究了PEDOT或PPy包覆层的形貌、界面相互作用和分子取向等微结构信息对其宏观杂化材料的Seebeck系数和热电功能性质的影响机理。.通过本项目的实施，可控制备了具有优异热电功能性质的多种导电聚合物/碳纳米粒子杂化材料，从分子水平上加深了碳纳米粒子界面相互作用、杂化材料制备原理和结构-热电功能性关系等基本科学问题的认识，并对开发新型能源材料和我国的高分子工业具有重要意义。