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单壁碳纳米管复合增强二维平面聚酞菁铜的热电性能OA

Enhanced Thermoelectric Properties of Two-dimensional Planar Copper Polyphthalocyanine by Dispersing Single-walled Carbon Nanotubes

中文摘要英文摘要

二维平面金属聚酞菁具有独特的分子结构和高载流子迁移率,是一种很有发展前景的有机热电材料.但是本征金属聚酞菁的载流子浓度和电导率低,热电性能提升困难.本研究采用原位聚合法和机械球磨法分别制备了聚酞菁铜/单壁碳纳米管(CuPPc/SWCNTs)复合材料.与机械球磨样品(BM-CuPPc/SWCNTs)相比,原位聚合样品(IS-CuPPc/SWCNTs)中的CuPPc和SWCNTs间存在强的π-π共轭效应,能有效降低CuPPc和SWCNTs间的界面电阻.因此,在 SWCNTs 浓度较高的情况下,IS-CuPPc/SWCNTs 的电导率高于 BM-CuPPc/SWCNTs.80%(质量分数)SWCNTs的IS-CuPPc/SWCNTs的电导率达1.31×104 S·m–1,比BM-CuPPc/SWCNTs高30%,比纯CuPPc提高了6 个数量级.同时,IS-CuPPc/SWCNTs的最大热电功率因子达到 18.24 μW·m–1·K–2,高于BM-CuPPc/SWCNTs,较纯CuPPc高出 6 个数量级.本研究为提升金属聚酞菁的热电性能提供了有效途径.

Two-dimensional planar metal polyphthalocyanine is considered a kind of promising organic thermoelectric material due to its unique molecular structure and high carrier mobility,but its low carrier concentration and low electrical conductivity impede improvement of thermoelectric performance.In this work,copper polyphthalocyanine/single-walled carbon nanotubes(CuPPc/SWCNTs)composites were prepared by in-situ polymerization and mechanical ball-milling,respectively.As compared with ball-milled sample(BM-CuPPc/SWCNTs),in-situ polymerized sample(IS-CuPPc/SWCNTs)presents strong π-π conjugation between CuPPc and SWCNTs,which can effectively reduce the interfacial resistance between CuPPc and SWCNTs.Therefore,IS-CuPPc/SWCNTs shows higher electrical conductivity than BM-CuPPc/SWCNTs at high SWCNTs concentration.With 80%(in mass)SWCNTs,the electrical conductivity of IS-CuPPc/SWCNTs reaches 1.31×104 S·m–1,30%higher than that of BM-CuPPc/SWCNTs,and six orders of magnitude higher than that of pure CuPPc.Meanwhile,the maximum thermoelectric power factor of IS-CuPPc/SWCNTs reaches 18.24 μW·m–1·K–2,which is higher than that of BM-CuPPc/SWCNTs and surpasses that of pure CuPPc by six orders of magnitude.This study provides an effective way to enhance the thermoelectric properties of metallic polyphthalocyanine.

胡宇晨;徐子硕;胡悦娟;陈立东;姚琴

上海科技大学 物质科学与技术学院,上海 201210||中国科学院 上海硅酸盐研究所,上海 200050中国科学院 上海硅酸盐研究所,上海 200050||中国科学院大学 材料科学与光电工程中心,北京 100049中国科学院 上海硅酸盐研究所,上海 200050||中国科学院大学 材料科学与光电工程中心,北京 100049中国科学院 上海硅酸盐研究所,上海 200050||中国科学院大学 材料科学与光电工程中心,北京 100049中国科学院 上海硅酸盐研究所,上海 200050||中国科学院大学 材料科学与光电工程中心,北京 100049

通用工业技术

聚酞菁铜碳纳米管复合材料热电性能

copper polyphthalocyaninecarbon nanotubecompositethermoelectric property

《无机材料学报》 2026 (1)

63-69,中插5,8

国家自然科学基金(U23A20685)National Natural Science Foundation of China(U23A20685)

10.15541/jim20250089

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