[发明专利]含导电聚合物的水分散液及其制备方法

说明书

本公开提供了一种含导电聚合物的水分散液及其制备方法，其中，水分散液是由水和分散在水中的分散相组成，分散相由导电聚合物与分散掺杂剂通过离子相互作用结合而形成，导电聚合物与分散掺杂剂的摩尔质量比为1﹕1至1﹕4，导电聚合物为P(AZ‑co‑EDOT)，分散掺杂剂为聚苯乙烯磺酸盐(PSS)，并且分散相是由薁(AZ)单体和3,4‑乙烯二氧噻吩(EDOT)单体与分散掺杂剂原位聚合而成的，水分散液的电导率是可调节的，水分散液的电导率通过调整AZ单体与EDOT单体的比例来调节。根据本公开，能够提供一种具有高塞贝克系数且可调节电导率的含导电聚合物的水分散液及其制备方法。

技术领域

本公开大体涉及一种含导电聚合物的水分散液及其制备方法。

背景技术

近年来，热电材料作为能将热能和电能相互转化的功能材料，在能源领域有着广泛的应用前景。传统的热电材料通常是无机材料，例如碲化铋及其合金、碲化铅及其合金和硅锗合金等。但是由于碲化物有毒，通常在实际应用中会受到限制，因此，对于热电材料的研究开始向石墨烯、纳米材料、导电聚合物等方向扩展。其中，导电聚合物具有高导电性、易于加工和可弯曲等特点，可以满足热电领域中不同的应用需要。例如，利用导电聚合物制成的聚合物膜可以覆盖在基板或者其他热电器件上，形成柔性热电器件。

目前，常见的导电聚合物有聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔等，然而这些导电聚合物往往具有较小的塞贝克系数，通常无法在热电领域的应用中表现出高热电效率。因此，对于具有高塞贝克系数的导电聚合物材料的研究势在必行。

发明内容

本公开有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种具有高塞贝克系数且可调节电导率的含导电聚合物的水分散液及其制备方法。

为此，本公开一方面提供了一种含导电聚合物的水分散液，包括水和分散在水中的分散相，所述分散相由导电聚合物与分散掺杂剂通过离子相互作用结合而形成，所述导电聚合物与所述分散掺杂剂的摩尔质量比为1﹕1至1﹕4，所述导电聚合物为P(AZ-co-EDOT)，所述分散掺杂剂为聚苯乙烯磺酸盐(PSS)，所述P(AZ-co-EDOT)的结构式如附图1所示，其中，n是大于零的整数，x是大于零且小于1的数；并且所述分散相是由薁(AZ)单体和3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体与分散掺杂剂原位聚合而成的，所述水分散液的电导率是可调节的，所述水分散液的电导率通过调整所述AZ单体与所述EDOT单体的比例来调节。在本公开中，AZ单体与EDOT单体能够聚合形成具有稳定的电子供体-受体结构的P(AZ-co-EDOT)导电聚合物，且能够通过调整AZ单体与EDOT单体的比例调节水分散液的电导率，利用PSS能够增强P(AZ-co-EDOT)的水分散性，且P(AZ-co-EDOT)与PSS间的离子相互作用能够形成巨大的塞贝克效应，使水分散液具有高塞贝克系数。

另外，在本公开的一方面所涉及的水分散液中，可选地，所述分散相的粒径为0.5μm至2μm。由此，能够增强水分散液的导电性能。

另外，在本公开的一方面所涉及的水分散液中，可选地，所述AZ单体与所述EDOT单体的摩尔质量比为10：1至1：10。由此，能够获得不同电导率的水分散液。

另外，在本公开的一方面所涉及的水分散液中，可选地，所述水分散液的电导率为0.05S/cm至0.45S/cm。

另外，在本公开的一方面所涉及的水分散液中，可选地，所述水分散液的塞贝克系数为1500μV/K至2500μV/K。由此，能够增强水分散液的热电效率。