一种空气稳定n型热电材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113563594A(43)申请公布日2021.10.29(21)申请号202010348458.1(22)申请日2020.04.28(71)申请人中国科学院化学研究所地址100190北京市海淀区中关村北一街2号(72)发明人吴晓雨朱道本徐伟孙祎萌(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人赵静(51)Int.Cl.C08G83/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种空气稳定n型热电材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种Fe-THBQ纳米材料及其制备方法。该Fe-THBQ纳米材料是按照包括下述步骤的方法制备得到的：1)在氮气气氛中，将THBQ与溶剂混合，搅拌使其充分分散溶解，得到混合液；所述THBQ代表四羟基对苯醌；2)保持氮气气氛，向所述混合液中加入硫酸亚铁，充分搅拌后，加热至所需温度进行反应，待反应完毕，使体系自然冷却，过滤，并依次用水、乙醇清洗产物，将得到的固体置于真空烘箱烘干即可。将固体压块后表征其电导率和塞贝克系数。该法制备得到的Fe-THBQ纳米材料结晶性高，塞贝克系数为负，并可在空气中稳定存在，对合成空气稳定n型热电材料有重要意义。CN113563594ACN113563594A权利要求书1/2页1.一种Fe-THBQ纳米材料的制备方法，包括下述步骤：1)在氮气气氛中，将THBQ与溶剂混合，搅拌使其充分分散溶解，得到混合液；所述THBQ代表四羟基对苯醌；2)保持氮气气氛，向所述混合液中加入硫酸亚铁，充分搅拌后，加热至所需温度进行反应，待反应完毕，得到含所述Fe-THBQ纳米材料的体系。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述溶剂为水和二乙二醇按照体积比5-8：1混合而成的混合溶剂。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述溶剂在使用前需去除溶解氧，所述去除溶解氧的方法为：通过液氮冷冻、解冻抽气的过程去除溶剂中的溶解氧。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述混合液中THBQ的浓度为0.01-0.015mol/L。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤1)的具体操作如下：将THBQ置于反应容器中，并接上连有氮气的双排管，抽换至氮气气氛；然后将溶剂加入反应容器中，搅拌使之充分分散溶解。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤2)，所述硫酸亚铁为七水合硫酸亚铁或者无水硫酸亚铁，且亚铁离子与THBQ的摩尔比为1.5-2.5：1；所述反应的反应温度为110-130摄氏度，反应时间为12小时以上。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：所述方法还包括下述步骤：将含所述Fe-THBQ纳米材料的体系自然冷却，静置，弃去上层清液，加入水，超声洗涤，过滤，再并依次用水、乙醇清洗产物，将得到的固体烘干；所述烘干的温度为25至80摄氏度。8.权利要求1-7中任一项所述方法制备得到的Fe-THBQ纳米材料。9.根据权利要求8所述的Fe-THBQ纳米材料，其特征在于：所述Fe-THBQ纳米材料的晶体学结构参数如下所示：所述Fe-THBQ纳米材料为Fe-THBQ纳米颗粒，其粒径为20-100nm。2CN113563594A权利要求书2/2页10.权利要求8或9所述的Fe-THBQ纳米材料在制备空气稳定的n型热电材料中的应用；或作为空气稳定的n型热电材料中的应用。3CN113563594A说明书1/4页一种空气稳定n型热电材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于热电材料领域，涉及一种热电金属有机框架材料纳米粒子的制备方法，尤其是一种利用绿色无毒原材料制备空气稳定的n型热电材料的方法，并对其热电性能进行了测试。背景技术[0002]随着人类社会的发展，环境污染和能源短缺对人类的生存环境影响越来越明显。为了不断满足能源需求，人类开始不断探索各种新型能源。热电材料是一种利用热电效应，通过材料内部载流子的输运实现热能与电能直接转换的一种材料，其对废弃热能的利用填补了其他材料的空白。无机热电材料以硒化锡晶体的性能最为突出，但是无机热电材料依然存在部分不足：如制备过程不够绿色环保，不便制备柔性器件等。有机热电材料因其制备原料来源广泛，绿色无毒，成本低等优点渐渐受到越来越多的人的关注。但是大部分n型半导体都是空气不稳定的，需要在无氧的条件下储存、使用。[0003]金属有机框架(MOF)是一种由金属和有机配体组成的具有延伸结构的杂化材料。由于金属和有机配体的选择多样性以及制备条件的多样性，金属有机框架的种类发展得到了极大的推进。其在气体分离、化学传感器、电容器等方便也展