具有分子掺杂剂的共轭聚合物的低n掺杂效率限制了其在导电性、热电性和其他电气应用中的可用性。近年来，大量研究集中在通过改变主体聚合物或n-掺杂剂的结构来改善掺杂剂的电离。然而，有关离子掺杂剂对聚合物电导率和热电性能的影响仍然扑朔迷离。

近日，北京大学裴坚教授，山东师范大学唐波教授通过系统比较两种n型掺杂剂TAM和N-DMBI-H，揭示了分子掺杂阳离子在载流子传输中的作用。

文章要点

1）两种n型掺杂剂由于其不同的化学结构特征，在聚合物中表现出不同的掺杂特性。例如，在掺杂时，TAM对聚合物主链构象和微结构有序性的影响很小。然后电离后，TAM阳离子具有弱的π骨架亲和力和强的与侧链的固有亲和力。这使得掺杂体系能够在空间上屏蔽库仑势。

2）研究结果表明，阳离子掺杂使得掺杂TAM的聚合物具有很高的载流子传输能力，并进一步产生了高达22±2.5 S cm^-1的优异电导率和超过80 μW m-1 K^-2的功率因数，这远远高于普通n掺杂N-DMBI-H的最新研究报道。更重要的是，这一策略可广泛适用于其他掺杂聚合物。

该研究启发了掺杂抗衡离子在高电性和热电性聚合物中的重要作用，并表明在不牺牲Seebeck系数的情况下，通过精确地调节阳离子与主体之间的相互作用可以实现高电导率。

Yang Lu, et al, The Critical Role of Dopant Cations in Electrical Conductivity and Thermoelectric Performance of n-Doped Polymers, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI：10.1021/jacs.0c05699

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05699