Angew：混合共轭主体和非共轭掺杂剂聚合物以实现 N 型全聚合物导体和高 ZT 热电

Nanoyu

2023-04-06

N 型热电材料通常由小分子掺杂剂+聚合物主体组成。目前，仅报道了少数聚合物掺杂剂+聚合物主体系统，并且这些系统具有较低的热电参数。结晶度高、有序度高的N型聚合物，一般用于高导电率（σ）的有机导体。目前，很少有关于高导电材料的短程层状堆叠的 n 型聚合物的报道。

近日，约翰霍普金斯大学Howard E. Katz报道了一种新设计的半导体聚合物PDPIN掺杂共聚物离子掺杂剂PSpF和分子掺杂剂N-DMBI的比较研究，为具有高σ和ZT的n型全聚合物热电提供了一个新系统。

文章要点

1）F-参与PDPIN:PSpF的掺杂得到了能量色散X射线光谱(EDS)观察和从头算计算的支持。

2）对于n型全聚合物热电，研究人员观察到78 S cm^-1的高σ。令人印象深刻的最大功率因数为163 μW m^-1 K^-2（几乎是最近的质子掺杂高导系统[12c]的两倍）和室温下0.53的ZT是在相对较高的S和较低的热导率下实现的。

3）紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)吸光度测量表明，全聚合物薄膜比分子N-DMBI掺杂薄膜具有更强的极性/双极性吸收。使用紫外光电子能谱(UPS)和电子顺磁共振(EPR)测量计算了所有聚合物掺杂薄膜中更大的真空能级偏移和更高的自旋密度。

这一发现说明了一种新的聚合物共混结构，用于塑料电子和热电的高σ导体。

参考文献

Jinfeng Han, et al, Blended Conjugated Host and Unconjugated Dopant Polymers Towards N-type All-Polymer Conductors and High-ZT Thermoelectrics, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202219313

DOI: 10.1002/anie.202219313

https://doi.org/10.1002/anie.202219313