热电材料是一种能够在热能和电能间实现相互转换的新型功能材料。与常规的能量转换装置相比,热电材料具有无传动部件、运行中无噪音、使用寿命长等优点,在科学界引起了广泛的关注。由于无机热电材料具有毒害性,可加工性差以及制造成本高等固有缺点,因此研究人员逐渐将注意力转向有机热电材料。近年来,关于有机热电材料的研究重点主要集中在一些传统的导电聚合物上,这在很大程度上阻碍了有机热电材料的发展。而关于新型聚合物热电材料的研究相对较少,尤其是材料结构与热电性能之间的关系目前尚不明确。为了解决这些问题,本文设计合成了一系列具有不同供体、受体或侧链的新型窄带隙共轭聚合物,并使用不同浓度的Fe Cl3溶液作为P型掺杂剂对聚合物薄膜进行化学掺杂。同时通过各项测试表征手段对掺杂前后的聚合物进行详细分析,以研究聚合物分子参数与热电性能之间的关系。主要内容如下:1.设计合成了两种具有不同侧链的引达省并二噻吩（IDT）基共轭聚合物。测试结果表明,聚合物PIDT-CPDTO中含有的电负性取代基羰基与共轭聚合物主链之间存在明显的电荷转移。与PIDT-CPDT相比,PIDT-CPDTO展现出了更窄的光学带隙和更好的链间堆叠。此外,PIDT-CPDTO结晶性的改善极大的提高了其空穴迁移率,并导致其在掺杂后表现出更优异的功率因子为1.57μW m-1 K-2。这项工作清楚地表明,羰基作为共轭侧链修饰策略将有助于提升IDT基共轭聚合物的热电性能。2.在第一个课题的基础上,我们引入具有不同氟取代基数目的苯并噻二唑（BT）受体单元与IDT供体单元交替聚合构成多个给体-受体（D-A）型共轭聚合物。测试结果表明,含有两个氟取代基的聚合物P2的光学带隙为1.72 e V,与不含氟取代基的P0和含有一个氟取代基的P1相比,P2具有更浅的最高占据分子轨道（HOMO）能级为-5.42 e V,其空穴迁移率更是高达1.24×10-2 cm2 V-1 s-1。因此P2在掺杂后表现出更加出色的热电性能,其功率因子为3.7μW m-1 K-2,远高于其他两种聚合物。研究结果表明,通过引入不同数量的氟取代基可以显著改变IDT基D-A型共轭聚合物的热电性质。3.为进一步降低聚合物的带隙,我们基于更强的电子受体单元吡咯并吡咯二酮（DPP）,设计合成了两种含有不同供体结构的D-A型共轭聚合物。测试结果表明,相比于PCZ-DPP,含有二噻吩并吡咯（DTP）强供体基团的PDTP-DPP表现出更窄的光学带隙为1.21 e V,且具有更浅的HOMO能级为-4.88 e V。而且,在同等掺杂条件下,PDTP-DPP始终具有比PCZ-DPP更高的掺杂水平,这主要归因于前者的P掺杂热活化能显著低于后者。值得注意的是,与PCZ-DPP相比,PDTP-DPP在高温下具有较强的抗去掺杂能力以及更好的结构稳定性,从而在高温区域具有更好的热电性能。PDTP-DPP在室温下的最佳功率因子达到10.8μW m-1 K-2,而在高温（488 K）时更是达到了85.5μW m-1 K-2的高功率因子。该研究表明,优化聚合物的供体结构是一种改善D-A型共轭聚合物热电性能的有效方法。