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硒吩-EDOT类共聚物热电新材料的制备及性能

批准号:
51303073
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
卢宝阳
依托单位:
学科分类:
光电磁功能有机高分子材料
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
祝丹华、秦磊强、甄士杰、王志鹏、莫代泽

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项目成果

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中文摘要
开发导电聚合物热电新材料具有重要的理论和现实意义,近年来引起了国际范围内的广泛关注。聚硒吩类导电高分子具有带宽低、迁移率高等诸多优点,在热电领域展现出良好的应用前景,且其各项性能仍有较大的提升空间,然而当前未能引起重视。本项目在申请人前期成功合成部分硒吩衍生物的基础上,设计制备硒吩及其衍生物与3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)的共聚物新材料,以期实现聚硒吩类材料与明星高分子聚(3,4-二氧乙撑噻吩)(PEDOT)两者之间热电性能的优势互补;对所获共聚物进行系统的结构表征和性能测试;基于热电转换技术应用,筛选性能较好的硒吩-EDOT类共聚物材料,开展热电器件制作、工艺优化及性能评估;同时总结实验研究,探讨硒吩-EDOT类共聚物结构组成及序列排布与材料性能之间的关系,为后续研究提供一定的理论指导与技术基础。
英文摘要
Development of novel conducting polymer thermoelectric materials is very significant from both theoretical and practical aspects, and most recently it has aroused widespread concern in the international range. Polyselenophene and its derivatives have numerous advantages compared with other conducting polymers, such as lower band gap, higher carrier mobility, lower oxidation potentials, etc., and hold promise for applications in thermoelectric field. Despite these advantages, very little research about the thermoelectric performances of polyselenophenes has been reported. Therefore, the design and synthesis of novel polyselenophenes with improved properties suffice for applications are very necessary and significant, and apparently also a considerable challenge. In this project, in order to improve the properties of polyselenophenes, novel selenophenes-EDOT copolymers will be prepared by electrochemical polymerization of a series of polymerizable precursors, which are firstly designed and synthesized from some selenophenes containing electron-donating groups (alkyl and alkoxy, etc.) and 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT). Then the properties of the resulting copolymer materials, such as structural information, spectroscopic properties, thermoelectric properties, electrical conductivity, will be investigated in detail. Further, those selenophenes-EDOT copolymers with better properties will be chosen to fabricate thermoelectric devices, whose performances will be improved by optimizing preparing technology and working conditions. Finally, the structure-property relationship of these selenophenes-EDOT copolymer materials will be summarized and explored to provide theory instruction and technique basis for future research.
开发导电聚合物热电新材料具有重要的理论和现实意义,近年来引起了国际范围内的广泛关注。聚硒吩类导电高分子具有带宽低、迁移率高等诸多优点,在热电领域展现出良好的应用前景,且其各项性能仍有较大的提升空间,然而当前未能引起重视。本项目先后合成了3-甲基硒吩、α连硒吩、3,4-二甲基硒吩、3,4-二甲氧基硒吩、EDOS及其衍生物/类似物等50余种单体化合物,并设计合成了系列硒吩、3-甲基硒吩、α连硒吩等与3,4-二氧乙撑噻吩(EDOT)等结构的共聚前驱体10余种,建立了硒吩类、EDOTs类化合物及硒吩-EDOT类前驱体的合成方法;研究了所有化合物的电化学聚合行为,优化了聚合物制备条件,获得了电合成聚硒吩、PEDOTs及共聚物材料的优化条件及工艺。系统表征了聚合物的结构及各项性能,探讨总结了取代基、共聚物结构、组成及序列排布等因素对材料电子性质、氧化还原过程及活性、稳定性及热电等各项性能的影响规律。筛选出了性能较稳定的共聚物材料,初步探讨并研制了基于此类材料的热电转换器件,并开展了器件的制备工艺优化。与此同时,系统研究了所获聚合物材料的部分新性能,如电致变色、电容性能、传感性能等,获得了一些有趣的结果,并进行了相关报道。共计发表在Polym Chem、ACS Appl Mater & Interfaces、Langmuir、PhysChemChemPhys、Electrochim Acta、J Polym Sci Polym Chem/Phys、New J Chem、RSC Adv等学术期刊上发表SCI论文40余篇(影响因子3.0以上25篇,封面论文8篇),申请发明专利3项,培养研究生8名,参加国际学术会议4次、国内学术会议3次。研究成果获江西省自然科学三等奖1项。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Poly(mono-, bi- or trifuran): effect of oligomer chain length on the electropolymerization performances and polymer properties
聚(单、双或三呋喃):低聚物链长对电聚合性能和聚合物性能的影响
DOI: 10.1039/c4ra00437j
发表时间: 2014-03
期刊: Rsc Advances
影响因子: 3.9
作者: [Lu, Baoyang, Xu, Jingkun, Zhang, Shimin, Li, Yuzhen]
通讯作者: Li, Yuzhen
Molecular design of DBT/DBF hybrid thiophenes pi-conjugated systems and comparative study of their electropolymerization and optoelectronic properties: from comonomers to electrochromic polymers
DBT/DBF杂化噻吩π共轭体系的分子设计及其电聚合和光电性能的比较研究:从共聚单体到电致变色聚合物
DOI: --
发表时间: 2015
期刊: Polymer Chemistry
影响因子: 4.6
作者: [Zhen, Shijie, Zhao, Yao, Lu, Baoyang, Xu, Jingkun]
通讯作者: Xu, Jingkun
DOI: 10.1016/j.synthmet.2013.09.013
发表时间: 2013-11
期刊: Synthetic Metals
影响因子: 4.4
作者: [Baoyang Lu;Shuai Chen;Jingkun Xu;Guoqun Zhao]
通讯作者: Baoyang Lu;Shuai Chen;Jingkun Xu;Guoqun Zhao
DOI: 10.1007/s10854-014-2417-x
发表时间: 2014
期刊: Journal of Materials Science: Materials in Electronics
影响因子: --
作者: [Zhengyou Zhu;Haijun Song;Jingkun Xu;Cong-cong Liu;Qinglin Jiang;Hui Shi]
通讯作者: Zhengyou Zhu;Haijun Song;Jingkun Xu;Cong-cong Liu;Qinglin Jiang;Hui Shi
共 40 条
    光敏性PEDOT:PSS类导电聚合物水凝胶的设计制备及其高精度光刻技术
    • 批准号:
      52473179
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      49.00万元
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      卢宝阳
    • 依托单位:
    PEDOT类高强度导电聚合物水凝胶的设计合成及电致变色器件
    • 批准号:
      51963011
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      40.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      卢宝阳
    • 依托单位:
    氢键交联本征可拉伸PEDOTs的设计合成及其电致变色器件
    • 批准号:
      51763010
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      38.0万元
    • 批准年份:
      2017
    • 负责人:
      卢宝阳
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金