含有氮氧自由基与二茂铁基团的共轭有机金属聚合物及制备方法与应用、复合热电薄膜【中国发明】

一、专利名称及专利号

名称：《含有氮氧自由基与二茂铁基团的共轭有机金属聚合物及制备方法与应用、复合热电薄膜》

专利号：ZL202210392594.X

二、应用领域

  本发明涉及热电材料领域，尤其涉及一种含有氮氧自由基（N‑O·）与二茂铁基团的共轭有机金属聚合物及制备方法与应用、复合热电薄膜。

三、专利说明

1、摘要：

  本发明公开含有氮氧自由基与二茂铁基团的共轭有机金属聚合物及制备方法与应用、复合热电薄膜。本发明提供了三种金属有机共轭聚合物，包括：9‑(二茂铁基亚甲基)‑9H‑芴以单键形式与含TEMPO的三苯胺相连的聚合物；9‑(二茂铁基亚甲基)‑9H‑芴以三键形式与含TEMPO的三苯胺相连的聚合物；二茂铁基团直接以单键形式与含TEMPO的三苯胺相连的聚合物。本发明所述金属有机共轭聚合物与单壁碳纳米管(SWCNTs)形成复合材料，研究其在热电领域的应用，本发明复合热电薄膜中的最高功率因数(PF)为156.5± 1.6μ W  m‑1K‑2。

2、背景：

  不可再生能源，如化石燃料、天然气等，是当今我们的主要能源来源，而随着不可再生能源的快速消耗，目前能源危机成为全球最大的问题之一，所以专注于绿色、清洁和可再生能源的开发变得迫在眉睫。在我们的日常生活中会产生大量的废热能，例如汽车摩擦、不同车辆燃烧化石燃料、地热能等，而热电材料的开发可以利用这些废热并将其转化为通过塞贝克效应有用的电能。功率因数  (PF)  用于确定材料的热电效率，其中  PF  =  S2σ（S表示塞贝克系数，σ表示电导率）；从此公式可以看出，如果我们需要具有高热电性能的材料，则需要同时提高塞贝克系数和电导率。
 在过去的几十年中，无机和有机热电材料均受到大量关注，无机材料的高导电性首先引起了科学家们的注意，金属镁、结晶硒和锗等常被用来提高材料的热电性能。然而，无机热电材料由于毒性高（锑（As）、铅（Pb）、铋（Bi）等）、成本高、操作困难等原因，无法在市场上商业化，与无机材料相比，有机热电材料表现出其特有的优点，例如低成本、低毒性（使用的元素主要是碳、氢、氮和氧）、环境友好、结构改变的可能性更大，可加工性更强等。近十年来，聚合物如聚（3,4‑乙撑二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）、聚吡咯（PPy）、聚苯胺、聚咔唑、聚乙炔等以及供体‑受体共轭聚合物在有机热电材料领域发挥重要作用。另一方面，有机金属化合物也引起了科学家们的注意，第一，金属的d轨道与有机共轭配体的p轨道相互作用，通过在化合物中引入金属，使电荷转移具有导电性；第二，当共轭配体和金属中心的氧化还原活性相互匹配时，可以提高电导率；第三，通过改变有机配体和金属中心来增加结构改性的多样性。在之前的热电材料研究中，已经合成了p型和n型聚（金属1,1,2,2‑ 乙烯四硫醇盐）并实现了高热电性能，但他们也遇到了另一个问题，即金属聚合物不溶于所有有机溶剂，因此，这些聚合物不能广泛应用于我们的日常生活，需要设计其他有机金属化合物来满足溶液可制备性的目的。因此，现有技术仍有待于改进和发展。

四、相关文件下载

专利证书：/UploadFiles/20240117/20240117155750175017.pdf

专利详情：/UploadFiles/20240117/20240117155748494849.pdf