Chem. Eur. J. :基于氢键相互作用的氰基苯乙烯侧链液晶聚合物的超分子结构及光-热-电性质

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天津大学任相魁课题组通过氢键相互作用制备了一系列基于氰基苯乙烯的侧链型液晶聚合物,该类聚合物可形成层状或柱状超分子结构。其中,柱状液晶聚合物具有更优异的光-热-电效应,在紫外光照下,其温度可迅速升高到130 °C,并产生25 mA电流。



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图1. 侧链液晶聚合物P4VP(CN-DBE)x的超分子结构与光-热-电转换示意图

光能因其清洁和可持续性受到了广泛关注,基于光热效应和塞贝克效应的光-热-电转换是收集光能并将其转换为电能的有效策略。值得一提的是,侧链液晶聚合物具有优异的自组装能力,并可引入不同类型的功能性侧链液晶基元来构筑先进功能材料,这为实现聚合物光-热-电性能的提升提供了平台和机遇。北京大学陈尔强课题组、苏州大学陈小芳课题组、湘潭大学张海良课题组、西北工业大学田威课题组等研究团队均在氰基苯乙烯侧链液晶聚合物的制备及光电性能方面做出了系统的工作。


在同行的研究基础上,天津大学化工学院任相魁课题组通过氢键相互作用将氰基苯乙烯(CN-DBE)作为侧链引入聚-4-乙烯吡啶(P4VP)体系,制备了一系列侧链型液晶聚合物P4VP(CN-DBE)x。X射线衍射结果表明:P4VP(CN-DBE)0.2可以自组装为层状液晶结构;随着CN-DBE络合比例的增加,P4VP(CN-DBE)x从层状结构转变为六方柱状液晶结构。P4VP(CN-DBE)x均表现出良好的光热性质,但柱状结构的P4VP(CN-DBE)0.6具有更高的光热转换效率,在紫外光照下,其温度可在10秒内升至130 °C;在此基础上,P4VP(CN-DBE)0.6被作为供热材料用于制备热电器件,在与热电模块耦合的回路中可产生25 mA的电流,表明该液晶聚合物可实现从光能到电能的转换。上述结果为功能性液晶聚合物的制备及性能研究提供了有益的参考。

文信息

Supramolecular Structure and Photo-Thermo-Electric Property of Hydrogen-Bonded Liquid Crystalline Polymer Containing Poly(4-vinylpridine) and Cyanostilbene Side Chains

Xu-Chen Lv, Lin Lu, Xin-Xiao Zuo, Ammathnadu S. Achalkumar, Ai-Juan Zhao, Maxim V. Bermeshev, Fu-Min Wang, Wittaya Ngeontae, Xiang-Kui Ren

文章第一作者为硕士研究生吕旭晨和路琳


Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202204060




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