一种SnS/C-PEDOT:PSS柔性热电薄膜及制备方法技术

本发明专利技术提供一种SnS/C

【技术实现步骤摘要】
一种SnS/C
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PEDOT:PSS柔性热电薄膜及制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米能源热电材料
，具体为一种SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性热电薄膜及制备方法。

技术介绍

[0002]热电材料作为能直接将热转化为电的材料，在能源材料领域有着重要的价值。近年来，随着可穿戴设备的大幅发展，柔性热电材料已成为未来热电材料的新兴方向。在不同的柔性热电材料体系中，导电聚合物由于具有备兼容性强、质量轻、无毒性、低成本和柔性好等特点，因此成为最具有发展前景的柔性热电材料。
[0003]在众多的导电聚合物中，PEDOT由于导电性强、稳定性好、价格低廉和易于大规模生产，成为了当前最受关注的导电聚合物。然而，PEDOT在水和普通溶剂的不溶性限制了其应用，通过对PEDOT和聚苯乙烯磺酸盐(PSS)进行乳化，形成了均匀分散的水溶液，使其能用于各种柔性热电材料的制备，并且通过调节反应的条件，可以更好地控制PEDOT:PSS的热电性能。聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)具有极高的电导率σ和低的热导率κ，但由于极低的塞贝克系数S限制了热电性能的进一步提升。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种SnS/C
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PEDOT:PSS柔性热电薄膜及制备方法，通过构建了有机
‑
无机界面来提高原始PEDOT:PSS薄膜的S，从而进一步提高PEDOT:PSS薄膜的热电性能，可用于热电材料领域。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性热电薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，以SnCl2·
2H2O为锡源，PVP为粘结剂，通过静电纺丝工艺制备SnCl2/PVP纳米纤维，之后将SnCl2/PVP纳米纤维依次进行预氧化和硫化，得到SnS/PVP纳米纤维；
[0008]步骤2，将SnS/PVP纳米纤维在500
‑
800℃下碳化，之后研磨成颗粒，得到SnS/C纳米纤维粉末；
[0009]步骤3，将SnS/C纳米纤维粉末超声分散在有机溶剂中，之后加入PEDOT:PSS水溶液，得到质量分数为5％
‑
10％的SnS/C纳米纤维分散液；
[0010]步骤4，将SnS/C纳米纤维分散液进行真空抽滤，得到SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性热电薄膜。
[0011]优选的，步骤1中所述的SnCl2/PVP纳米纤维按如下过程得到：
[0012]按(0.9
‑
1.8)g：(0.2
‑
0.5)g：5mL的比例，将SnCl2·
2H2O和聚乙烯吡咯烷酮溶解在N,N
‑
二甲基甲酰胺中，之后将所得的混合液在16
‑
18kv的电压和0.5
‑
1.5mL/min的速率下静电纺丝，得到SnCl2/PVP纳米纤维。
[0013]优选的，步骤1先将所述的SnCl2/PVP纳米纤维真空干燥去除残余的N,N
‑
二甲基甲酰胺，之后干燥，再对所得的SnCl2/PVP纳米纤维进行预氧化和硫化。
[0014]进一步，步骤1将干燥后的SnCl2/PVP纳米纤维在230
‑
280℃下煅烧2
‑
4h，得到预氧化后的SnCl2/PVP纳米纤维。
[0015]优选的，步骤1将预氧化后的SnCl2/PVP纳米纤维在硫脲的作用下于230
‑
280℃硫化2
‑
4h，得到SnS/PVP纳米纤维。
[0016]进一步，所述硫脲与预氧化后的SnCl2/PVP纳米纤维的质量比为(5
‑
10)：1。
[0017]优选的，步骤2将SnS/PVP纳米纤维在所述温度下碳化4
‑
8h，得到SnS/C纳米纤维，再研磨成颗粒。
[0018]优选的，步骤3所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、乙二醇或二甲基亚砜，加入的PEDOT:PSS水溶液和步骤1所述SnCl2·
2H2O的比例为(150
‑
400)μL：(0.9
‑
1.8)g，得到所述的SnS/C纳米纤维分散液。
[0019]优选的，步骤4将SnS/C纳米纤维分散液在孔径为0.22μm的有机尼龙膜上进行真空抽滤。
[0020]一种由上述任意一项所述的SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性热电薄膜的制备方法得到的SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性热电薄膜。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果是：
[0022]本专利技术一种SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性热电薄膜的制备方法，以SnCl2·
2H2O为锡源，PVP为粘结剂，依次使用静电纺丝及煅烧工艺制备了SnCl2/PVP纳米纤维、SnS/PVP纳米纤维和SnS/C纳米纤维，用不同重量比的SnS/C纳米纤维与PEDOT:PSS水溶液混合，通过控制SnS/C纳米纤维与PEDOT:PSS的重量比，以及真空抽滤的方法制备出不同SnS/C纳米纤维重量比的SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性薄膜，在保证高电导率σ的前提下提升塞贝克系数S，进而提升材料的热电性能。SnS/C纳米纤维作为热电性能优异的无机纳米填料，它的加入构建并优化了有机
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无机界面，提升了薄膜的Seebeck系数，从而提升了材料的热电性能。本专利技术为探究SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性薄膜潜在的热电性能及相关领域的应用提供重要的物质支持。
附图说明
[0023]图1是实施例1中SnS/C纳米纤维的XRD图谱。
[0024]图2是实施例1中SnS/C纳米纤维的SEM照片。
[0025]图3是实施例1中SnS/C
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PEDOT:PSS柔性热电薄膜的热电性能。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作详细叙述，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0027]本专利技术一种SnS/C
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PEDOT:PSS柔性热电薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0028]步骤一：将0.9
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1.8g SnCl2·
2H2O作为锡源分散在5mL溶剂DMF中，在磁力搅拌器上使其溶解至无色溶液；
[0029]步骤二：向第一步所得溶液中加入0.2
‑
0.5g PVP，在磁力搅拌器上搅拌至PVP完全溶解；
[0030]步骤三：将步骤二所得溶液放入注射器中，使用静电纺丝设备制备SnCl2/PVP纳米纤维，静电纺丝电压为16<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SnS/C
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PEDOT:PSS柔性热电薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，以SnCl2·
2H2O为锡源，PVP为粘结剂，通过静电纺丝工艺制备SnCl2/PVP纳米纤维，之后将SnCl2/PVP纳米纤维依次进行预氧化和硫化，得到SnS/PVP纳米纤维；步骤2，将SnS/PVP纳米纤维在500
‑
800℃下碳化，之后研磨成颗粒，得到SnS/C纳米纤维粉末；步骤3，将SnS/C纳米纤维粉末超声分散在有机溶剂中，之后加入PEDOT:PSS水溶液，得到质量分数为5％
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10％的SnS/C纳米纤维分散液；步骤4，将SnS/C纳米纤维分散液进行真空抽滤，得到SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性热电薄膜。2.根据权利要求1所述的SnS/C
‑
PEDOT:PSS柔性热电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的SnCl2/PVP纳米纤维按如下过程得到：按(0.9
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1.8)g：(0.2
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0.5)g：5mL的比例，将SnCl2·
2H2O和聚乙烯吡咯烷酮溶解在N,N
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二甲基甲酰胺中，之后将所得的混合液在16
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18kv的电压和0.5
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1.5mL/min的速率下静电纺丝，得到SnCl2/PVP纳米纤维。3.根据权利要求1所述的SnS/C
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PEDOT:PSS柔性热电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1先将所述的SnCl2/PVP纳米纤维真空干燥去除残余的N,N
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二甲基甲酰胺，之后干燥，再对所得的SnCl2/PVP纳米纤维进行预氧化和硫化。4.根据权利要求3所述的SnS/C
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PEDOT:PSS柔性热电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1将干燥后的Sn...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荔，刘祎，杨艳玲，侯小江，冯雷，叶晓慧，锁国权，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：