对于有机热电材料的n型聚 ((thiophene-alt-co-thiazole) 的异构体
Xinyi Fan1,2, Sihui Deng1,2, Xu Cao1,2
1State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun, Jilin 130022, P. R. China.
研究人员通过插入 thiazole 单元,增强脊柱平面性和 π 堆叠,开发了新的 n 型聚乙烯衍生物. 这导致了PTTz2的电子流动性改善和优越的热电性能,为先进的高分子热电材料提供了指导方针.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机电子 有机电子
- 热电材料 热电材料
背景情况:
- n型聚乙烯是一种有前途的聚合物热电材料,由于其结构和合成简单.
- 挑战包括背骨扭曲和糟糕的堆叠,当结合电子提取组降低最低的无人分子轨道 (LUMO) 水平,以有效的n-doping.
研究的目的:
- 设计和合成具有改进的结构性质和增强的热电性能的新型n型聚烯衍生物.
- 调查 thiazole 单元插入和配置对聚合物骨干平面性,π 堆叠和电子性质的影响.
主要方法:
- 合成两种多异构体,PTTz1和PTTz2,将 thiazole 单元纳入 thieno [3,4-c] pyrrole-4,6-dione (TPD) 和 thiophene-3,4-dicarbonitrile (2CNT) 的骨干中.
- 结构分析以比较骨干平面性和PTTz1和PTTz2之间的π叠加.
- 评估n-doping效率和热电特性,包括电导率和功率系数.
主要成果:
- 插入 thiazole 单元显著平面化了多烯骨干,同时保持低的 LUMO 水平.
- 与PTTz1相比,PTTz2表现出增强的脊柱共平面性和更紧密的π堆叠,从而显著改善了电子的移动性.
- 无论是PTTz1还是PTTz2,都很容易受到n-doping的影响. PTTz2实现了 50.3 S cm-1 的高电导率和 23.8 μW m-2 K-2 的功率系数,大约是 PTTz1.2 的两倍.
结论:
- 提亚单元插入有效地平面化了n型聚烯脊柱,提高了性能.
- thiazole 单元的特定配置 (如 PTTz2) 对于优化 π 堆积和电子流动性至关重要.
- 这些发现为设计高性能n型聚合物热电材料提供了宝贵的见解.
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