一种柔性PEDOT:PSS/Ag2Se/PES热电复合材料的制备方法

本发明属于热电复合材料制备，涉及一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法。

背景技术：

1、热电材料能够通过固体内部载流子的输运实现热能和电能的直接相互转换，从而对低品位废热进行回收利用，是一种绿色环保的能量转换材料。对于薄膜热电材料，通常用功率因子(power factor，简称pf＝s2σ，其中σ为电导率，s为seebeck系数)来衡量材料热电性能的优劣，功率因子越大，性能越好。

2、柔性热电器件可应用于可穿戴电子设备的电能供应，这是因为它们可以利用人体和环境之间的温差发电。同时，柔性热电器件具有良好的柔韧性，可以与体表紧密贴合，具有较好的舒适性。虽然具有许多潜在的应用前景，但是目前柔性热电器件的能量转换效率仍较低，这主要是由于目前柔性热电材料的热电性能仍较差。硒化银在室温下具有高电导率和低热导率的特点，并且有较高的seebeck系数，是一种性能较为优异的n型热电材料，在室温热电能量转换领域具有重要研究意义和潜在应用价值。

3、热电纤维织物可以轻便地集成到纺织品中，且对舒适性和透气性的影响较小，在可穿戴电子设备供能领域具有广阔的应用前景。但目前柔性热电纤维织物的热电性能较低，主要原因之一是具有较高热电性能的无机热电材料在织物上的负载量较小，导致热电纤维织物的性能难以显著提高。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，所制备的pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料具有良好的热电性能和柔韧性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的技术方案提供了一种pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将pes薄膜经过清洗干燥后，采用hcl溶液对其进行处理；

5、(2)将seo2、β-环糊精和聚3,4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸(pedot:pss)均匀地分散于去离子水中，搅拌形成溶液a；将l-抗坏血酸溶解在去离子水中形成溶液b；

6、(3)将溶液a缓慢滴加至溶液b中，再将步骤(1)中经过hcl处理的pes薄膜浸泡在a和b的混合溶液中反应，制备pedot:pss/se/pes复合材料；

7、(4)反应一定时间后，将步骤(3)中的pedot:pss/se/pes复合材料取出，浸泡在无水乙醇中；将步骤(3)中的溶液离心、清洗，离心产物分散于无水乙醇中，加入氨水，再将pedot:pss/se/pes复合材料浸泡在该溶液中，静置，得到pedot:pss/se纳米线/pes复合材料；

8、(5)将步骤(4)中的pedot:pss/se纳米线/pes复合材料取出；将步骤(4)中的溶液离心，并将离心产物pedot:pss/se纳米线复合材料分散在乙二醇溶液中；将pedot:pss/se纳米线/pes复合材料放入pedot:pss/se纳米线的乙二醇分散液中，加入银源溶液，在一定温度下反应。反应结束后，取出pedot:pss/ag2se/pes复合材料，用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥后得到柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料。

9、进一步地，步骤(1)中，pes薄膜的清洗干燥过程具体为：

10、将pes薄膜依次用柠檬酸溶液、triton x-100溶液和naoh溶液清洗，再用去离子水与乙醇清洗并干燥。

11、进一步地，步骤(1)中，所述hcl溶液的浓度为2—4mol/l，优选为3mol/l，采用hcl溶液处理的时间为20—40min，优选为30min。

12、进一步地，步骤(3)中，步骤(3)中，溶液a和溶液b的添加量满足：seo2、β-环糊精、pedot:pss、l-抗坏血酸的添加量之比为1g：1g：4ml：4g。例如，溶液a中seo2、β-环糊精和pedot:pss的添加量分别为1g、1g和4ml，溶液b中l-抗坏血酸的添加量为4g。

13、进一步地，步骤(3)中，反应的温度为室温，时间为3-5h，优选为4h。

14、进一步地，步骤(4)中，氨水与制备pedot:pss/se/pes复合材料所用的seo2的添加量之比为10μl：1g，例如，氨水的添加量为10μl，静置时间为36-60h，优选为48h。

15、进一步地，步骤(5)中，硒源和银源的添加量满足：se元素与ag元素的质量比为1：3.06。

16、进一步地，步骤(5)中，所述银源为硝酸银。

17、进一步地，步骤(5)中，反应温度为30-50℃，优选为40℃，时间为1-3h，优选为2h。

18、本发明的技术方案提供了一种pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料，其采用如上任一所述的制备方法制备得到。

19、本发明中，通过对pes薄膜采用hcl进行处理，有助于增加pes薄膜表面活性位点的数量，促进pedot:pss/ag2se复合材料在pes薄膜表面的生长，提高其在pes薄膜上的负载量。

20、与现有技术相比，本发明通过原位生长法将pedot:pss/ag2se复合材料生长在pes薄膜上，制备了柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料。该发明的制备工艺具有普适性。采用本专利制备的pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料具有良好的柔韧性和热电性能，在可穿戴电子设备发电领域具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，pes薄膜的清洗干燥过程具体为：pes薄膜依次用柠檬酸溶液、tritonx-100溶液和naoh溶液清洗，再用去离子水与乙醇清洗并干燥。

3.根据权利要求1所述的一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述hcl溶液的浓度为2～4mol/l，采用hcl溶液处理的时间为20～40min。

4.根据权利要求1所述的一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，溶液a和溶液b的添加量满足：seo2、β-环糊精、pedot:pss、l-抗坏血酸的添加量之比为1g：1g：4ml：4g。

5.根据权利要求1所述的一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，反应温度为室温，反应时间为3-5h。

6.根据权利要求1所述的一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，氨水与制备pedot:pss/se/pes复合材料所用的seo2的添加量之比为10μl：1g；静置时间为36-60h。

7.根据权利要求1所述的一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，硒源和银源的添加量满足：se元素与ag元素的质量比为1：3.06。

8.根据权利要求1所述的一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述银源为硝酸银。

9.根据权利要求1所述的一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，反应温度为30-50℃，反应时间为1-3h。

10.一种柔性pedot:pss/ag2se/pes热电复合材料，其采用如权利要求1-9任一所述的制备方法制备得到。

技术总结
本发明涉及一种柔性PEDOT:PSS/Ag<subgt;2</subgt;Se/PES热电复合材料的制备方法，该制备过程包括以下步骤：S1：PES薄膜的预处理；S2：将经过预处理的PES薄膜浸泡在Se纳米线的前驱体溶液中；S3：将含有PES薄膜的Se纳米线前驱体溶液静置48h，在PES薄膜上原位生长PEDOT:PSS/Se纳米线复合材料，制备PEDOT:PSS/Se纳米线/PES复合材料；S4：将PEDOT:PSS/Se纳米线/PES复合材料浸泡在PEDOT:PSS/Se纳米线复合材料的乙二醇分散液中，在该溶液中加入硝酸银溶液，制备柔性PEDOT:PSS/Ag<subgt;2</subgt;Se/PES热电复合材料。与现有技术相比，本发明的柔性复合热电材料具有良好的柔韧性和热电性能，在柔性可穿戴电子领域具有广泛的应用前景。

技术研发人员：孟秋风,尹朔,杜永,王磊
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24