The ameliorative thermoelectric performance induced by heteroatom for dithiophene cyclopentadiene-based polymers and carbon nanotubes composite films
The ameliorative thermoelectric performance induced by heteroatom for dithiophene cyclopentadiene-based polymers and carbon nanotubes composite films
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杂原子改善二噻吩环戊二烯基聚合物与碳纳米管复合膜的热电性能
DOI：
10.1016/j.compscitech.2020.108518
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发表时间：
2021-01
影响因子：
9.1
通讯作者：
Wang Lei
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhou Houbo;Li Xinxin;Gao Chunmei;Yang Fan;Ye Xinyue;Liu Yi;Wang Lei
含杂原子的共轭聚合物由于其独特的化学和物理性质，在有机电子材料领域发挥着重要的作用。然而，杂原子对有机热电材料和复合材料的性能的影响很少被探索。本工作通过典型的Stille偶联聚合方法，在二噻吩环戊二烯（DTC）结构中引入不同的杂原子，制备了三种不同结构的聚合物P（DTCBT）、P（DTSiBT）和P（DTOBT）。X射线衍射分析表明，P（DTSiBT）和P（DTOBT）薄膜的结晶度均上级P（DTCBT）薄膜，这是由于杂原子或杂环半径较大所致。同时，通过拉曼光谱证实，P（DTOBT）与单壁碳纳米管（SWCNT）的相互作用比其他两种聚合物更强。结果，SWCNT/P（DTOBT）在室温下显示出85.1 ± 2.1 μW m−1 K−2的最佳功率因数，其中重量比为1：2（33%SWCNT），这对于在低SWCNT含量下的SWCNT/聚合物复合材料而言是突出的值。
Heteroatoms containing conjugated polymers have played a significant role in the field of organic electronic materials owing to their unique chemical and physical properties. However, the effects of heteroatoms on the performance of organic thermoelectric materials and composites have rarely been explored. In this work, three kinds of dithiophene cyclopentadiene (DTC) -based polymers, namely P (DTCBT), P (DTSiBT) and P (DTOBT), were prepared through typical Stille coupling polymerization, in which different heteroatoms were incorporated into the DTC moieties. Both the P (DTSiBT) and P (DTOBT) films exhibited superior crystallinity in relative to P (DTCBT) verified by XRD, due to the larger radius of heteroatom or heterocycle. Meanwhile, P (DTOBT) exhibited a stronger interaction with single-walled carbon nanotube (SWCNT) than two other polymers confirmed by Raman spectra. As a results, the SWCNT/P (DTOBT) displayed an optimal power factor of 85.1 ± 2.1 μW m−1 K−2 with the weight ratio of 1 : 2 (33% SWCNT) at room temperature, which is an outstanding value in consideration for the SWCNT/polymer composites at the low SWCNT content.
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