一种柔性自支撑pedot纳米线热电材料的制备方法
阅读说明：本技术 一种柔性自支撑pedot纳米线热电材料的制备方法 (Preparation method of flexible self-supporting PEDOT nanowire thermoelectric material ) 是由 杜永 郭思思 孟秋风 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法：将阴离子表面活性剂加入到去离子水中,接着加入FeCl-(3),搅拌至溶液呈深黄色,然后加入EDOT单体,在搅拌条件下聚合反应后冷却至室温,用去离子水和甲醇洗涤数次后,超声分散在甲醇溶液中,得到PEDOT纳米线溶液；将分散均匀的PEDOT纳米线溶液通过真空抽滤到滤膜上,真空干燥,干燥后的薄膜自然脱落形成自支撑薄膜。本发明制备的柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料有较高的热电性能,在热电发电、制冷方面具有广泛的应用。(The invention discloses a preparation method of a flexible self-supporting PEDOT nanowire thermoelectric material, which comprises the following steps: adding anionic surfactant to deionized water followed by FeCl 3 Stirring until the solution is dark yellow, then adding an EDOT monomer, carrying out polymerization reaction under the stirring condition, cooling to room temperature, washing with deionized water and methanol for several times, and ultrasonically dispersing in the methanol solution to obtain a PEDOT nanowire solution; and (3) carrying out vacuum filtration on the uniformly dispersed PEDOT nanowire solution on the filter membrane, carrying out vacuum drying, and naturally falling off the dried film to form the self-supporting film. The flexible self-supporting PEDOT nanowire thermoelectric material prepared by the invention has high thermoelectric performance and is widely applied to thermoelectric power generation and refrigeration.)
技术领域
本发明涉及一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法，属于有机热电材料领域。
背景技术
热电材料主要是利用固有载流子的输运实现热能与电能相互转化，作为一种环境友好的材料，近年来备受人们的关注，并在热电发电、制冷方面已有一定的实际应用。热电材料的性能主要由无量纲热电优值来评估，其表达式如下：
其中S和σ是材料的Seebeck系数和电导率，k为热导率，T为绝对温度。由上式可知，热电性能的优化需要在提高功率因子(S2σ)的同时降低热导率，经过不断研究证明PEDOT可以通过掺杂、后处理、纳米工程等方法提高其热电性能。
与PEDOT纳米颗粒相比，一维PEDOT纳米线更有利于载流子传输，从而获得更高的热电性能。目前传统工艺制备的PEDOT产物多以粉末形成存在，应用时需要进一步制备成块体材料或者薄膜材料，若能直接制备出柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料将会拓展其在热电领域的应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何制备将PEDOT产物制成块体材料或者薄膜材料。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)：PEDOT纳米线的合成：将阴离子表面活性剂加入到去离子水中，接着加入FeCl3，在50℃条件下搅拌1-2h至溶液呈深黄色，然后加入EDOT单体，在搅拌条件下聚合反应后冷却至室温，用去离子水和甲醇洗涤数次后，超声分散在甲醇溶液中，得到PEDOT纳米线溶液；
步骤2)：柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备：将分散均匀的PEDOT纳米线溶液通过真空抽滤到滤膜上，真空干燥，干燥后的薄膜自然脱落形成自支撑薄膜。
优选地，所述步骤1)中阴离子表面活性剂采用十二烷基硫酸钠(SDS)。
优选地，所述步骤1)中阴离子表面活性剂、FeCl3、EDOT单体与去离子水的比例为5-40mmol：15mmol：7mmol：100mL；EDOT单体与甲醇溶液的比例为7mmol：500mL。
优选地，所述步骤1)中聚合反应的温度为0-100℃，时间为1-24h。
优选地，所述步骤1)中的滤膜采用尼龙滤膜或聚偏氟乙烯(PVDF)滤膜。
优选地，所述步骤2)中真空干燥的温度为50-100℃，时间为6-24h。
本发明通过自组装胶束软模板法结合真空抽滤法制备柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料，所制备的材料具有良好的热电性能，同时制备工艺简单易操作、成本低、容易实现，在热电发电和制冷器件领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为采用实施例2制备的柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的数码照片。
图2为采用实施例2制备的柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的断面电镜图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)PEDOT纳米线的合成：将5mmol阴离子表面活性剂SDS加入到100mL去离子水中，接着加入15mmol FeCl3，在50℃条件下搅拌1-2h至溶液呈深黄色，然后加入7mmol EDOT单体，在0℃搅拌条件下聚合反应1h后冷却至室温，用去离子水和甲醇洗涤数次后，超声分散在500mL甲醇溶液中；
(2)柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备：将分散均匀的PEDOT纳米线溶液通过真空抽滤到尼龙滤膜，于50℃温度下真空干燥6h，干燥后的薄膜自然脱落形成自支撑薄膜。
实施例2
一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)PEDOT纳米线的合成：将10mmol阴离子表面活性剂SDS加入到100mL去离子水中，接着加入15mmol FeCl3，在50℃条件下搅拌1-2h至溶液呈深黄色，然后加入7mmol EDOT单体，在50℃搅拌条件下聚合反应6h后冷却至室温，用去离子水和甲醇洗涤数次后，超声分散在500mL甲醇溶液中；
(2)柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备：将分散均匀的PEDOT纳米线溶液通过真空抽滤到尼龙滤膜，于60℃温度下真空干燥12h，干燥后的薄膜自然脱落形成自支撑薄膜。
实施例3
一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)PEDOT纳米线的合成：将20mmol阴离子表面活性剂SDS加入到100mL去离子水中，接着加入15mmol FeCl3，在50℃条件下搅拌1-2h至溶液呈深黄色，然后加入7mmol EDOT单体，在100℃搅拌条件下聚合反应24h后冷却至室温，用去离子水和甲醇洗涤数次后，超声分散在500mL甲醇溶液中；
(2)柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备：将分散均匀的PEDOT纳米线溶液通过真空抽滤到PVDF滤膜上，于100℃温度下真空干燥24h，干燥后的薄膜自然脱落形成自支撑薄膜。
实施例4
一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)PEDOT纳米线的合成：将30mmol阴离子表面活性剂SDS加入到100mL去离子水中，接着加入15mmol FeCl3，在50℃条件下搅拌1-2h至溶液呈深黄色，然后加入7mmol EDOT单体，在40℃搅拌条件下聚合反应2h后冷却至室温，用去离子水和甲醇洗涤数次后，超声分散在500mL甲醇溶液中；
(2)柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备：将分散均匀的PEDOT纳米线溶液通过真空抽滤到PVDF滤膜上，于70℃温度下真空干燥10h，干燥后的薄膜自然脱落形成自支撑薄膜。
实施例5
一种柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)PEDOT纳米线的合成：将40mmol阴离子表面活性剂SDS加入到100mL去离子水中，接着加入15mmol FeCl3，在50℃条件下搅拌1-2h至溶液呈深黄色，然后加入7mmol EDOT单体，在80℃搅拌条件下聚合反应12后冷却至室温，用去离子水和甲醇洗涤数次后，超声分散在500mL甲醇溶液中；
(2)柔性自支撑PEDOT纳米线热电材料的制备：将分散均匀的PEDOT纳米线溶液通过真空抽滤到尼龙滤膜，于80℃温度下真空干燥16h，干燥后的薄膜自然脱落形成自支撑薄膜。
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