金属有机框架显著增强离子液体的热电压|新国大苏研院欧阳建勇团队发表科研成果

近日，新加坡国立大学苏州研究院（以下简称“新国大苏研院”）高级研究员欧阳建勇及团队成员在国际学术期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上发表研究成果。研究团队首次通过引入金属有机框架增强了离子液体的热电压，并构建了基于金属有机框架和离子液体混合物的离子热电电容器，实现了热电转换。

研究团队

本成果以“Great Enhancement in the Thermopower of Ionic Liquid by a Metal-Organic Framework”为题发表在《Advanced Functional Materials》。论文第一作者为新加坡国立大学材料科学与工程系博士生钱琦，通讯作者为新国大苏研院环境与能源纳米科技卓越研究中心高级研究员欧阳建勇。

研究背景

地球资源是有限的，回收和利用地球上丰富的余热，可以提升能源利用效率。热电材料具有绿色环保的优点，可以直接将热能转化为电能。离子热电材料比如离子液体作为新一代的热电材料具有高离子热电压（10-1到100 mV K-1）和高离子电导率（10-2到101 mS cm-1），熔点低且不挥发等优势。除此之外，较低的热导率可以让离子液体表现出良好的热电性能，有助于能源的利用。因此，应开发新的方法来提高热电性能，尤其是热电压，进而有助于开发高性能离子热电器件，对于可持续发展具有重要意义。

研究结果

研究团队通过引入金属有机框架-沸石咪唑骨架（ZIF-8），显著增强了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺（EMIM:DCA）的热电压。室温下通过添加40wt%的ZIF-8，将EMIM:DCA的离子热电压从8.8mV/K提高到了31.9mV/K。而当ZIF-8负载为10wt%时，ZIF-8/EMIM:DCA混合物表现出高达3.1的热电优值，明显高于纯EMIM:DCA的热电优值（0.59）。该项研究基于ZIF-8/EMIM:DCA混合物构筑了离子热电电容器（ITEC），用于热电转换。

应用场景

此项工作为开发高性能离子热电材料提供了新思路。这种材料的热电性能非常优异，可以应用于能源转换、制冷器、传感器等众多领域。