近日，新加坡國立大學(xué)蘇州研究院（以下簡稱“新國大蘇研院”）高級研究員歐陽建勇及團(tuán)隊(duì)成員在國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上發(fā)表研究成果。研究團(tuán)隊(duì)首次通過引入金屬有機(jī)框架增強(qiáng)了離子液體的熱電壓，并構(gòu)建了基于金屬有機(jī)框架和離子液體混合物的離子熱電電容器，實(shí)現(xiàn)了熱電轉(zhuǎn)換。

研究團(tuán)隊(duì)

本成果以“Great Enhancement in the Thermopower of Ionic Liquid by a Metal-Organic Framework”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》。論文第一作者為新加坡國立大學(xué)材料科學(xué)與工程系博士生錢琦，通訊作者為新國大蘇研院環(huán)境與能源納米科技卓越研究中心高級研究員歐陽建勇。

研究背景

地球資源是有限的，回收和利用地球上豐富的余熱，可以提升能源利用效率。熱電材料具有綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，可以直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能。離子熱電材料比如離子液體作為新一代的熱電材料具有高離子熱電壓（10-1到100 mV K-1）和高離子電導(dǎo)率（10-2到101 mS cm-1），熔點(diǎn)低且不揮發(fā)等優(yōu)勢。除此之外，較低的熱導(dǎo)率可以讓離子液體表現(xiàn)出良好的熱電性能，有助于能源的利用。因此，應(yīng)開發(fā)新的方法來提高熱電性能，尤其是熱電壓，進(jìn)而有助于開發(fā)高性能離子熱電器件，對于可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

研究結(jié)果

研究團(tuán)隊(duì)通過引入金屬有機(jī)框架-沸石咪唑骨架（ZIF-8），顯著增強(qiáng)了離子液體1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺（EMIM:DCA）的熱電壓。室溫下通過添加40wt%的ZIF-8，將EMIM:DCA的離子熱電壓從8.8mV/K提高到了31.9mV/K。而當(dāng)ZIF-8負(fù)載為10wt%時(shí)，ZIF-8/EMIM:DCA混合物表現(xiàn)出高達(dá)3.1的熱電優(yōu)值，明顯高于純EMIM:DCA的熱電優(yōu)值（0.59）。該項(xiàng)研究基于ZIF-8/EMIM:DCA混合物構(gòu)筑了離子熱電電容器（ITEC），用于熱電轉(zhuǎn)換。

應(yīng)用場景

此項(xiàng)工作為開發(fā)高性能離子熱電材料提供了新思路。這種材料的熱電性能非常優(yōu)異，可以應(yīng)用于能源轉(zhuǎn)換、制冷器、傳感器等眾多領(lǐng)域。