盐酸和磺基水杨酸复合掺杂聚苯胺的热电性能

卢 艳 宋 英 孙 秋 王福平

（哈尔滨工业大学化工学院，哈尔滨 150001）

热电材料是一种利用固体内部载流子的运动以实现热能和电能之间直接相互转换的功能材料，以其为元件的温差发电和制冷系统，具有体积小、重量轻、无机械运动部件、无噪音、可靠性高，使用寿命长等优点。通常用无量纲优值ZT=S2σT/κ衡量热电材料的性能，式中T为绝对温度，S为Seebeck系数，σ和κ分别为电导率和热导率。理想的热电材料要求具备高的Seebeck系数和电导率以及低的热导率。迄今为止，具有较高ZT值(ZT～1)的热电材料主要是合金类半导体材料，但这些材料热导率偏高，而且还存在资源有限、成本高、加工困难等缺点，阻碍了其产业化的发展[1]。与合金类热电材料相比，导电聚合物具有较低的热导率和丰富的电子能带结构，同时还具有资源丰富、价格低廉、合成工艺简便、重量轻、柔韧性好等优点，其作为潜在的低成本热电材料有望在温差电制冷器方面得到应用[2]。

目前，聚苯胺因其高的导电率、良好的热稳定性，以及原料易得、合成工艺简便，成本低等优点，其热电性能备受关注。研究发现，通过不同酸掺杂[3-4]、拉伸掺杂膜[5]、制备多层膜[6-7]及特殊的结构[8-9]均可大幅地提高聚苯胺的电导率，其热导率极低且与掺杂酸的种类无关[10]，而且不同酸掺杂也提高了聚苯胺的Seebeck系数[11]，从而使聚苯胺的热电性能得到改善。Yakuphanoglu等通过冷压方式制备的不同有机酸掺杂聚苯胺中，磺基水杨酸(SSA)掺杂聚苯胺的Seebeck 系数达到 27．5 μV·K-1[12]。 Li等采用化学氧化聚合和冷压法制备了盐酸掺杂聚苯胺块体材料，比较了不同浓度的盐酸对其热电性能的影响，发现当盐酸浓度为 1．0 mol·L-1时，在 423 K 时获得最大ZT 值为 2．67×10-4[13]。……