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[Energy Environ. Sci.] Varying the ionic functionalities of conjugated polyelectrolytes leads to both p- and n-type carbon nanotube composites for flexible thermoelectrics

2015-5-29 08:11| 发布者: Mcdull| 查看: 1826| 评论: 0|原作者: maxsun|来自: 捷报频传

摘要: 这篇文章花了我很大的心血。从有机天然产物全合成的博士转型到有机电子材料这个领域,很多东西都不懂。我们老板在有机光电领域算是大牛,组上也是牛人多多。不过我很庆幸,老板没有让我做有机光电这个领域,而是一个 ...
Journal: Energy & Environmental Science
Title: Varying the ionic functionalities of conjugated polyelectrolytes leads to both p- and n-type carbon nanotube composites for flexible thermoelectrics
Authors: Cheng-Kang Mai, Boris Russ, Stephanie L. Fronk, Nan Hu, Mary B. Chan-Park, Jeffrey J. Urban, Rachel A. Segalman, Michael L. Chabinyce and Guillermo C. Bazan*
Corresponding author:
Center for Polymers and Organic Solids, Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, Santa Barbara, USA
E-mail: bazan@chem.ucsb.edu
Abstract:
Single-walled carbon nanotubes can be selectively doped by conjugated polyelectrolytes (CPEs) to form either p- or n-type composites. The selectivity of charge-transfer doping is found to be dictated by the polarities of CPE pendant ionic functionalities. This finding leads to a fundamentally new approach to both p- and n-type solution processable composites for high performance, flexible thermoelectric devices.

Link: http://pubs.rsc.org/en/content/a ... 00938c#!divAbstract
Energy Environ. Sci., 2015, Advance Article
DOI: 10.1039/C5EE00938C
Received 23 Mar 2015, Accepted 22 Apr 2015
First published online 30 Apr 2015

这篇文章花了我很大的心血。从有机天然产物全合成的博士转型到有机电子材料这个领域,很多东西都不懂。我们老板在有机光电领域算是大牛,组上也是牛人多多。不过我很庆幸,老板没有让我做有机光电这个领域,而是一个全新的柔性热电方向。由于无机的热电材料已经非常成熟,我们发表文章的时候经常能碰到无机热电领域的专家,会被问得很尴尬。比如说,导电率,Seebeck系数,导热是三个热电材料的重要参数,无机材料都已经有很成熟的仪器可以测量。但是有机薄膜材料的in-plane导热一直都是一个很头疼的问题。很多人就直接用out-of-plane的数据去算ZT,这样的结果是不够严谨的,但也是没有办法的办法。

我之前做了一个narrow band gap的阴离子导电共轭聚电解质,是p type的。组上以前报道了具有相同的共轭主链的阳离子导电共轭聚电解质,FET显示n-type。由于碳纳米管一般是p type导电材料,要想拿到n type,一般人用PEI这种胺类聚合物或者富电子的小分子。共轭聚电解质可以用来分散碳纳米管已经是家喻户晓的事情的,但是从来没有想到这些共轭据电解质是可以dope碳纳米管的。去年初,我有了这个很疯狂的idea,我认为利用相同共轭主链的共轭聚电解质,改变它的侧链离子基团,应该能够选择性的拿到p和n type两种导电复合物。老板知道后,不置可否,说try it! 后来结果测出来之后,老板异常兴奋,然后就开始了艰难的投稿历程。

我自己完成了合成,热电器件数据的测试,先写了化学类的文章。当初还没有热电module的数据(文中的Figure 6), 投了JACS,三位审稿人都说我们这个共轭聚电解质发了太多文章了,化学上没有新意。最致命的是,我们根本解释不清楚这个doping的选择性问题。直到现在也没有搞清楚。我觉得一些理论计算可能可以辅助解释一下,如果有吧友感兴趣,可以联系我。

然后我们就把它写成器件的文章,我让文章二作做了简单的module(Figure 6),数据不是目前柔性热电的最高,但是已经非常接近最高数值。投了AM。我去,竟然被主编直接据稿,直接建议投advanced science。Wiley搞的新杂质,open access,需要5000欧元。老板说他愿意付这个钱,认为这是politic的问题。当初根本没有敢转投EES,我们老板在AM的advisory board里面,老板自己也承认他投EES可能比AM要难搞。后来结果的确如此。不过和很多朋友讨论之后,还是选择EES。

第一次审稿,三个审稿人都说结果很新颖,但是选择性doping的机理解释不够。我只好又做了很多很多辅助实验,提出了一个相对合理的解释。修改的cover letter,我写了20页,单倍行距。EES审稿风格是第二轮会找一个大牛仲裁。据说这个牛人说不行,前面的审稿意见全部作废。这种说法在其他论坛有不少人提及,但我未取证。幸运的是,这个牛人直接OK,就一句话!其他三个审稿人对我们补充的实验也很满意。

最后我想补充一句,EES由于能源热的缘故,目前IF已经狂长,据说即时IF已经20左右,据稿率高达95%。该杂志目前对数据要求比较全,就算是communication也是要至少6页。有时候能看到它的communication比paper还长。

很欣慰的是,这是我从全合成到有机电子器件的转型后的第一篇非合成文章。

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