Angew. Chem.：基於DPP聚合物的高性能p型有機熱電材料

熱電材料可以實現熱能和電能之間的相互轉換，是重要的清潔能源之一。有機熱電材料具有低熱導率、低成本、可大面積加工等優點，可與無機材料互補，共同推動熱電材料領域的快速發展。近年來，有機熱電材料快速發展，但缺乏對材料分子結構與熱電性能的深入認識，理性設計高性能有機熱電材料面臨巨大挑戰。

此前，中科院化學所有機固體實驗室的研究團隊利用烷基側鏈調控策略開發了兩類DPP類聚合物材料PDPPS-12和PDPPSe-12，通過支鏈與直鏈的協同引入促進了分子有序組裝，獲得十分優異的遷移率性能。最近，他們系統研究了兩類DPP材料的熱電性能，發現PDPPSe-12摻雜薄膜可以展現有序的分子堆積，優化後的功率因子和ZT值分別高達364 μW m^-1 K^-2和0.25，是PDPPS-12性能的兩倍以上，大幅提升了高遷移率p型有機半導體的熱電性能最優值。

摻雜及其與電荷輸運和熱電性能之間的構效關係是有機熱電研究的關鍵科學問題之一。研究人員利用紫外可見光譜、光電子能譜、掠入射X射線衍射和霍爾效應等多種方法系統揭示兩類材料的摻雜度、聚集態結構和電荷輸運行為。結果表明，硒原子的引入對摻雜程度影響極為微弱，但會明顯增強分子間作用力，使得摻雜PDPPSe-12可以保持有序堆積，在較高摻雜濃度下霍爾遷移率達到1.0 cm² V^-1 s^-1以上。得益於在同一薄膜中實現高遷移率和高載流子濃度，PDPPSe-12的電導率最高達到1000 cm S^-1以上，熱電優值突破0.2。更為重要的是，該結果表明Se原子取代是調控分子體系熱電性能的重要策略，為發展高性能有機熱電材料提供了新思路。

相關工作發表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

Selenium-substituted DPP Polymer for High Performance p-Type Organic Thermoelectric Materials

Jiamin Ding, Zitong Liu, Wenrui Zhao, Wenlong Jin, Lanyi Xiang, Zhijie Wang, Yan Zeng, Ye Zou, Fengjiao Zhang, Yuanping Yi, Ying Diao, Christopher R. McNeill, Chong-an Di, Deqing Zhang, Daoben Zhu

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201911058

（本稿件來自Wiley）