JP2020107642A - Thermoelectric conversion material and thermoelectric conversion element using the same - Google Patents

Thermoelectric conversion material and thermoelectric conversion element using the same Download PDF

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JP2020107642A JP2018242428A JP2018242428A JP2020107642A JP 2020107642 A JP2020107642 A JP 2020107642A JP 2018242428 A JP2018242428 A JP 2018242428A JP 2018242428 A JP2018242428 A JP 2018242428A JP 2020107642 A JP2020107642 A JP 2020107642A
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貫 岩田
Kan Iwata
貫 岩田
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Abstract

To provide a thermoelectric conversion material that achieves both a Seebeck coefficient and conductivity and exhibits a high power factor, and provide a thermoelectric conversion element that exhibits excellent thermoelectric performance using the material.SOLUTION: There is provided a thermoelectric conversion material that includes a carbon material (A), a compound having a perylene skeleton or a pyrrolopyrrole skeleton (B), and a dispersant (C), and also provided a thermoelectric conversion element that includes a thermoelectric conversion film formed using the thermoelectric conversion material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、熱電変換材料及び該材料を用いた熱電変換素子に関する。 The embodiment of the present invention relates to a thermoelectric conversion material and a thermoelectric conversion element using the material.

熱エネルギーと電気エネルギーを相互に変換できる熱電変換材料は、熱電発電素子やペルチェ素子のような熱電変換素子に用いられている。熱電変換素子は、熱を電力に変換する素子であり、半導体や金属の組合せによって構成される。代表的な熱電変換素子としては、p型半導体単独、n型半導体単独、又はp型半導体とn型半導体との組合せ、に分類される。熱電変換素子では、半導体の両端に温度差が生じるように熱を加えると起電力が生じるゼーベック効果を利用する。より大きな電位差を得るために、熱電変換素子では、一般的に、材料としてp型半導体とn型半導体とを組合せて使用する。 Thermoelectric conversion materials capable of mutually converting thermal energy and electric energy are used in thermoelectric conversion elements such as thermoelectric generation elements and Peltier elements. The thermoelectric conversion element is an element that converts heat into electric power, and is composed of a combination of semiconductors and metals. Typical thermoelectric conversion elements are classified into a p-type semiconductor alone, an n-type semiconductor alone, or a combination of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. The thermoelectric conversion element utilizes the Seebeck effect in which electromotive force is generated when heat is applied so that a temperature difference occurs between both ends of a semiconductor. In order to obtain a larger potential difference, a thermoelectric conversion element generally uses a combination of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor as a material.

また、熱電変換素子は、多数の素子を板状、又は円筒状に組合せてなる熱電モジュールとして使用される。熱エネルギーを直接電力に変換することが出来、例えば、体温で作動する腕時計、地上用発電及び人工衛星用発電における電源として利用できる。熱電変換素子の性能は、熱電変換材料の性能、及びモジュールの耐久性等に依存する。 The thermoelectric conversion element is used as a thermoelectric module in which a large number of elements are combined in a plate shape or a cylindrical shape. Thermal energy can be directly converted into electric power, and can be used as a power source in wristwatches operating at body temperature, terrestrial power generation and artificial satellite power generation, for example. The performance of the thermoelectric conversion element depends on the performance of the thermoelectric conversion material, the durability of the module, and the like.

非特許文献1に記載されているとおり、熱電変換材料の性能を表す指標として、無次元熱電性能指数(ZT)が用いられる。また、熱電変換材料の性能を表す指標として、パワーファクターPF(=S・σ)を用いる場合もある。
上記無次元熱電性能指数「ZT」は、下式(1)により表される。
ZT=(S・σ・T)/κ 式(1)
ここで、Sはゼーベック係数(V/K)、σは導電率(S・m)、Tは絶対温度(K)、及びκは熱伝導率(W/(m・K))である。熱伝導率κは下式(2)で表される。
κ=α・ρ・C 式(2)
ここで、αは熱拡散率(m/s)、ρは密度(kg/m)、及びCは比熱容量(J/(kg・K))である。
つまり、熱電変換の性能(以下、熱電特性とも称す)を向上させるには、ゼーベック係数又は導電率を向上させ、その一方で熱伝導率を低下させることが重要である。
As described in Non-Patent Document 1, a dimensionless thermoelectric figure of merit (ZT) is used as an index showing the performance of a thermoelectric conversion material. Further, the power factor PF (=S 2 ·σ) may be used as an index showing the performance of the thermoelectric conversion material.
The dimensionless thermoelectric figure of merit "ZT" is represented by the following equation (1).
ZT=(S 2 ·σ·T)/κ Equation (1)
Here, S is the Seebeck coefficient (V/K), σ is the electrical conductivity (S·m), T is the absolute temperature (K), and κ is the thermal conductivity (W/(m·K)). The thermal conductivity κ is expressed by the following equation (2).
κ=α・ρ・C Equation (2)
Here, α is the thermal diffusivity (m 2 /s), ρ is the density (kg/m 3 ), and C is the specific heat capacity (J/(kg·K)).
That is, in order to improve the performance of thermoelectric conversion (hereinafter, also referred to as thermoelectric property), it is important to improve the Seebeck coefficient or the electrical conductivity, while lowering the thermal conductivity.

代表的な熱電変換材料として、例えば、常温から500Kまではビスマス・テルル系(Bi−Te系)、常温から800Kまでは鉛・テルル系(Pb−Te系)、及び常温から1000Kまではシリコン・ゲルマニウム系(Si−Ge系)などの無機材料が使用されている。 Typical thermoelectric conversion materials include, for example, bismuth-tellurium-based (Bi-Te-based) from room temperature to 500K, lead-tellurium-based (Pb-Te-based) from room temperature to 800K, and silicon-based from room temperature to 1000K. Inorganic materials such as germanium (Si-Ge) are used.

しかし、これらの無機材料を含む熱電変換材料は、しばしば希少元素を含み高コストであるか、又は有害物質を含む場合がある。また、無機材料は加工性に乏しいため、製造工程が複雑となる。そのため、無機材料を含む熱電変換材料については、製造エネルギー及び製造コストが高くなり、汎用化が困難である。さらに、無機材料は剛直であるため、平面ではない形状にも設置可能な、フルキシブル性を有する熱電変換素子を形成することは困難である。 However, thermoelectric conversion materials containing these inorganic materials often contain rare elements and are expensive, or may contain harmful substances. Further, since the inorganic material has poor workability, the manufacturing process becomes complicated. Therefore, a thermoelectric conversion material containing an inorganic material has a high production energy and a high production cost, and is difficult to be generalized. Further, since the inorganic material is rigid, it is difficult to form a thermoelectric conversion element having a fluxible property that can be installed in a shape other than a flat surface.

これに対し、従来の無機材料に代えて、有機材料を用いた熱電変換素子に関する検討が進められている。有機材料は、優れた成形性を有し、かつ無機材料よりも優れた可撓性を有するため、それ自身が分解しない温度範囲での汎用性が高い。また、印刷技術等を容易に活用できるため、製造エネルギーや製造コストの面でも無機材料より有利である。 On the other hand, a thermoelectric conversion element using an organic material instead of the conventional inorganic material is being studied. Since the organic material has excellent moldability and flexibility superior to that of the inorganic material, the organic material is highly versatile in a temperature range where it does not decompose by itself. In addition, since printing technology and the like can be easily utilized, it is also advantageous over inorganic materials in terms of manufacturing energy and manufacturing cost.

例えば、特許文献1では、有機色素骨格を高分子分散剤に結合させ、カーボンナノチューブ(CNT)と共に含有させることで、CNT分散性が良く塗布方法に適し、且つ優れた熱起電力を示す熱電材料が記載されている。
また、特許文献2には、ポルフィリン骨格とアルキル基を含む置換基とが結合した、高いゼーベック係数を示す熱電変換材料が記載されている。
For example, in Patent Document 1, by binding an organic dye skeleton to a polymer dispersant and containing it together with carbon nanotubes (CNT), a thermoelectric material having good CNT dispersibility, suitable for a coating method, and exhibiting excellent thermoelectromotive force. Is listed.
Further, Patent Document 2 describes a thermoelectric conversion material having a high Seebeck coefficient in which a porphyrin skeleton and a substituent containing an alkyl group are bonded.

国際公開第2015/050113号International Publication No. 2015/050113 国際公開第2015/129877号International Publication No. 2015/129877

梶川武信著「熱電変換技術ハンドブック(初版)」エヌ・ティー・エス出版、p.19Takenobu Kajikawa, "Handbook of Thermoelectric Conversion Technology (First Edition)," NTS Publishing, p. 19

しかしながら、特許文献1の発明では、高分子分散剤のポリマー鎖がCNTとの相互作用を阻害し十分な性能が得られてはいなかった。また、特許文献2の発明では、導電率が10−8〜10−7S/cmと低く、熱電素子として実用的な値を得ることはできていない。
本発明は、ゼーベック係数と導電性との両立を達成し、高いパワーファクターを示す熱電変換材料を提供することを課題とする。また、当該材料を用いて、優れた熱電性能を発揮する熱電変換素子を提供することを課題とする。
However, in the invention of Patent Document 1, the polymer chain of the polymer dispersant hinders the interaction with CNT and sufficient performance has not been obtained. Moreover, in the invention of Patent Document 2, the conductivity is as low as 10 −8 to 10 −7 S/cm, and a practical value as a thermoelectric element cannot be obtained.
An object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion material that achieves both a Seebeck coefficient and conductivity and exhibits a high power factor. Another object is to provide a thermoelectric conversion element that exhibits excellent thermoelectric performance using the material.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、下記〔1〕〜〔7〕の発明に関する。 The present invention has been made in view of the above problems, and relates to the following inventions [1] to [7].

〔1〕 炭素材料(A)、ペリレン骨格又はピロロピロール骨格を有する化合物(B)、及び分散剤(C)を含有する、熱電変換材料。 [1] A thermoelectric conversion material containing a carbon material (A), a compound (B) having a perylene skeleton or a pyrrolopyrrole skeleton, and a dispersant (C).

〔2〕 前記分散剤(C)の分子量が、100以上1,000以下である、〔1〕に記載の熱電変換材料。 [2] The thermoelectric conversion material according to [1], wherein the dispersant (C) has a molecular weight of 100 or more and 1,000 or less.

〔3〕 前記化合物(B)の含有量が、前記炭素材料(A)の全量に対して5〜200質量%である、〔1〕又は〔2〕に記載の熱電変換材料。 [3] The thermoelectric conversion material according to [1] or [2], wherein the content of the compound (B) is 5 to 200 mass% with respect to the total amount of the carbon material (A).

〔4〕 前記分散剤(C)の含有量が、前記炭素材料(A)の全量に対して5〜200質量%である、〔1〕〜〔3〕いずれか1項に記載の熱電変換材料。 [4] The thermoelectric conversion material according to any one of [1] to [3], wherein the content of the dispersant (C) is 5 to 200 mass% with respect to the total amount of the carbon material (A). ..

〔5〕 前記炭素材料(A)が、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック、グラフェンナノプレート及びグラフェンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、〔1〕〜〔4〕いずれか1項に記載の熱電変換材料。 [5] The thermoelectric element according to any one of [1] to [4], wherein the carbon material (A) contains at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, Ketjen black, graphene nanoplates and graphene. Conversion material.

〔6〕 炭素材料(A)が、カーボンナノチューブを含む、〔1〕〜〔5〕いずれか1項に記載の熱電変換材料。 [6] The thermoelectric conversion material according to any one of [1] to [5], wherein the carbon material (A) contains carbon nanotubes.

〔7〕 〔1〕〜〔6〕いずれか1項に記載の熱電変換材料からなる熱電変換膜と、電極とを有し、該熱電変換膜及び該電極が互いに電気的に接続されている熱電変換素子。 [7] [1] to [6] A thermoelectric conversion film comprising the thermoelectric conversion material according to any one of the above items and an electrode, wherein the thermoelectric conversion film and the electrode are electrically connected to each other. Conversion element.

本発明により、ゼーベック係数と導電性との両立を達成し、高いパワーファクターを示す熱電変換材料を提供することができる。また、当該材料を用いて、優れた熱電性能を発揮する熱電変換素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a thermoelectric conversion material that achieves both a Seebeck coefficient and conductivity and exhibits a high power factor. Moreover, the said material can be used and the thermoelectric conversion element which exhibits the outstanding thermoelectric performance can be provided.

本発明の実施形態である熱電変換素子の一例の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of an example of the thermoelectric conversion element which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である熱電変換素子の起電力の測定方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the measuring method of the electromotive force of the thermoelectric conversion element which is embodiment of this invention.

本発明の熱電変換材料は、炭素材料(A)、ペリレン骨格又はピロロピロール骨格を有する化合物(B)、及び分散剤(C)を含むことを特徴とする。上記を組み合わせることで、ゼーベック係数と導電性とを両立し高いパワーファクターを示す、優れた熱電性能を発揮することができる。これは、分散剤の効果により炭素材料(A)及び、ペリレン骨格又はピロロピロール骨格を有する化合物(B)の分散性が向上することで、炭素材料(A)が有する導電性が効率的に発揮されたこと、及び、ペリレン骨格又はピロロピロール骨格を有する化合物(B)が炭素材料(A)表面に均一化することで、化合物(B)が有する高いゼーベック係数が効率的に発揮されたこと、の両方によるものであると考えられる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
The thermoelectric conversion material of the present invention is characterized by containing a carbon material (A), a compound (B) having a perylene skeleton or a pyrrolopyrrole skeleton, and a dispersant (C). By combining the above, it is possible to exhibit excellent thermoelectric performance that exhibits both a Seebeck coefficient and conductivity and that exhibits a high power factor. This is because the dispersibility of the carbon material (A) and the compound (B) having the perylene skeleton or the pyrrolopyrrole skeleton is improved by the effect of the dispersant, so that the conductivity of the carbon material (A) is efficiently exhibited. And that the compound (B) having a perylene skeleton or a pyrrolopyrrole skeleton is homogenized on the surface of the carbon material (A), so that the high Seebeck coefficient of the compound (B) is efficiently exhibited. It is thought to be due to both.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

<炭素材料(A)>
炭素材料(A)は、導電性向上に寄与するものである。炭素材料(A)の含有量を増やすことで導電性を向上させることが出来る。
炭素材料(A)は、導電性を持つ炭素材料であれば特に制限はなく、例えば、黒鉛、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック、グラフェンナノプレート及びグラフェン等を用いることができる。ゼーベック係数と導電率との両立の観点で、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック、グラフェンナノプレート及びグラフェンからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、より好ましくはカーボンナノチューブであり、特に好ましくは単層カーボンナノチューブである。
<Carbon material (A)>
The carbon material (A) contributes to the improvement of conductivity. The conductivity can be improved by increasing the content of the carbon material (A).
The carbon material (A) is not particularly limited as long as it is a carbon material having conductivity, and for example, graphite, carbon nanotube, Ketjen black, graphene nanoplate, graphene and the like can be used. From the viewpoint of compatibility between Seebeck coefficient and conductivity, at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, Ketjen black, graphene nanoplates and graphene is preferable, carbon nanotubes are more preferable, and single-wall carbon is particularly preferable. It is a nanotube.

炭素材料(A)としては、例えば、薄片状黒鉛として、日本黒鉛工業社製のCMX、UP−5、UP−10、UP−20、UP−35N、CSSP、CSPE、CSP、CP、CB−150、CB−100、ACP、ACP−1000、ACB−50、ACB−100、ACB−150、SP−10、SP−20、J−SP、SP−270、HOP、GR−60、LEP、F#1、F#2、F#3、中越黒鉛社製のCX−3000、FBF、BF、CBR、SSC−3000、SSC−600、SSC−3、SSC、CX−600、CPF−8、CPF−3、CPB−6S、CPB、96E、96L、96L−3、90L−3、CPC、S−87、K−3、CF−80、CF−48、CF−32、CP−150、CP−100、CP、HF−80、HF−48、HF−32、SC−120、SC−80、SC−60、SC−32、伊藤黒鉛工業社製のEC1500、EC1000、EC500、EC300、EC100、EC50、西村黒鉛社製の10099M、PB−99等が挙げられる。球状天然黒鉛としては、日本黒鉛工業社製のCGC−20、CGC−50、CGB−20、CGB−50が挙げられる。土状黒鉛としては、日本黒鉛工業社製の青P、AP、AOP、P#1、中越黒鉛社製のAPR、S−3、AP−6、300Fが挙げられる。人造黒鉛としては、日本黒鉛工業社製のPAG−60、PAG−80、PAG−120、PAG−5、HAG−10W、HAG−150、中越黒鉛社製のRA−3000、RA−15、RA−44、GX−600、G−6S、G−3、G−150、G−100、G−48、G−30、G−50、SECカーボン社製のSGP−100、SGP−50、SGP−25、SGP−15、SGP−5、SGP−1、SGO−100、SGO−50、SGO−25、SGO−15、SGO−5、SGO−1、SGX−100、SGX−50、SGX−25、SGX−15、SGX−5、SGX−1が挙げられる。市販のカーボンブラックとしては、例えば、東海カーボン社製のトーカブラック#4300、#4400、#4500、#5500、デグサ社製のプリンテックスL、コロンビヤン社製のRaven7000、5750、5250、5000ULTRAIII、5000ULTRA、Conductex SC ULTRA、Conductex 975 ULTRA、PUERBLACK100、115、205、三菱化学社製の#2350、#2400B、#2600B、#3050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、#5400B、キャボット社製のMONARCH1400、1300、900、VulcanXC−72R、BlackPearls2000、TIMCAL社製のEnsaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、SuperP−Li等のファーネスブラック)、ライオン社製のEC−300J、EC−600JD等のケッチェンブラック、電気化学工業社製のデンカブラック、デンカブラックHS−100、FX−35等のアセチレンブラックが挙げられる。市販の導電性炭素繊維やカーボンナノチューブとしては、昭和電工社製のVGCF等の気相法炭素繊維、名城ナノカーボン社製のEC1.0,EC1.5,EC2.0,EC1.5−P、楠本化成社製のTUBALL、ゼオンナノテクノロジー社製のZEONANO等の単層カーボンナノチューブ、CNano社製のFloTube9000、FloTube9100、FloTube9110、FloTube9200、Nanocyl社製のNC7000、Knano社製の100T、100P等が挙げられる。これらは特に限定されることなく、単独、又は2種以上を混合して使用することが出来る。 As the carbon material (A), for example, as flaky graphite, CMX, UP-5, UP-10, UP-20, UP-35N, CSSP, CSPE, CSP, CP, CB-150 manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd. , CB-100, ACP, ACP-1000, ACB-50, ACB-100, ACB-150, SP-10, SP-20, J-SP, SP-270, HOP, GR-60, LEP, F#1. , F#2, F#3, CX-3000, FBF, BF, CBR, SSC-3000, SSC-600, SSC-3, SSC, CX-600, CPF-8, CPF-3 manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd. CPB-6S, CPB, 96E, 96L, 96L-3, 90L-3, CPC, S-87, K-3, CF-80, CF-48, CF-32, CP-150, CP-100, CP, HF-80, HF-48, HF-32, SC-120, SC-80, SC-60, SC-32, EC1500, EC1000, EC500, EC300, EC100, EC50 manufactured by Ito Graphite Industry Co., Ltd., manufactured by Nishimura Graphite Co., Ltd. 10099M, PB-99 and the like. Examples of the spherical natural graphite include CGC-20, CGC-50, CGB-20, and CGB-50 manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd. Examples of the earth graphite include Blue P, AP, AOP, P#1 manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., and APR, S-3, AP-6, 300F manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd. Examples of artificial graphite include PAG-60, PAG-80, PAG-120, PAG-5, HAG-10W, HAG-150 manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., RA-3000, RA-15, RA- manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd. 44, GX-600, G-6S, G-3, G-150, G-100, G-48, G-30, G-50, SEC carbon SGP-100, SGP-50, SGP-25. , SGP-15, SGP-5, SGP-1, SGO-100, SGO-50, SGO-25, SGO-15, SGO-5, SGO-1, SGX-100, SGX-50, SGX-25, SGX. -15, SGX-5 and SGX-1 are mentioned. Examples of commercially available carbon blacks include Toka Black #4300, #4400, #4500, #5500 manufactured by Tokai Carbon Co., Printex L manufactured by Degussa, Raven 7000, 5750, 5250, 5000 ULTRAIII, 5000 ULTRA manufactured by Columbyan. Conductex SC ULTRA, Conductux 975 ULTRA, PUERBLACK 100, 115, 205, Mitsubishi Chemical Corporation #2350, #2400B, #2600B, #3050B, #3030B, #3230B, #3350B, #3400B, #5400B, Cabot Corporation. MONARCH 1400, 1300, 900, Vulcan XC-72R, BlackPearls 2000, TIMCAL's Ensaco 250G, Ensaco 260G, Ensaco 350G, Super P-Li and other furnace blacks), Lion's EC-300J, EC-600JD, and other Ketjen Black. Acetylene black such as Denka Black, Denka Black HS-100, and FX-35 manufactured by Kogyo Co., Ltd. may be mentioned. Commercially available conductive carbon fibers and carbon nanotubes include vapor phase carbon fibers such as VGCF manufactured by Showa Denko KK, EC1.0, EC1.5, EC2.0, EC1.5-P manufactured by Meijo Nano Carbon Co., Ltd. TUBALL manufactured by Kusumoto Kasei Co., single-walled carbon nanotubes such as ZEONANO manufactured by ZEON Nanotechnology, FloTube9000, FloTube9100, FloTube9110, FloTube9200, NC7000 manufactured by Nanocyl, and 100Nano manufactured by Nanoc. .. These are not particularly limited and may be used alone or in combination of two or more.

<ペリレン骨格又はピロロピロール骨格を有する化合物(B)>
ペリレン骨格又はピロロピロール骨格を有する化合物(B)は、熱電変換材料中でゼーベック係数の向上に寄与する。化合物(B)単体のゼーベック係数が高いこと、また、炭素材料(A)への親和性が高いほど、熱励起により発生した電子、または、正孔が炭素材料へ移動しやすく、結果、系全体のゼーベック係数が高くなる。
<Compound (B) Having Perylene Skeleton or Pyrrolopyrrole Skeleton>
The compound (B) having a perylene skeleton or a pyrrolopyrrole skeleton contributes to the improvement of the Seebeck coefficient in the thermoelectric conversion material. The higher the Seebeck coefficient of the compound (B) itself and the higher the affinity for the carbon material (A), the more easily electrons or holes generated by thermal excitation move to the carbon material, resulting in the entire system. The Seebeck coefficient of becomes higher.

化合物(B)は、熱電変換材料中の含有量を高くすると、ゼーベック係数は向上するが、絶縁性が高まり導電性が低下するため、ゼーベック係数と導電率との両立の観点から、化合物(B)の含有量は、前記炭素材料(A)の全量に対して3〜400質量%が好ましく、より好ましくは5〜200質量%であり、更に好ましくは5〜120質量%であり、特に好ましくは5〜100%質量%である。 When the content of the compound (B) in the thermoelectric conversion material is increased, the Seebeck coefficient is improved, but the insulating property is increased and the conductivity is decreased. Therefore, from the viewpoint of achieving both the Seebeck coefficient and the conductivity, the compound (B) is The content of) is preferably from 3 to 400% by mass, more preferably from 5 to 200% by mass, further preferably from 5 to 120% by mass, and particularly preferably, with respect to the total amount of the carbon material (A). It is 5 to 100% by mass.

また、炭素材料(A)に対する表面吸着及び均一化を促進し、さらに分子割合を増加させるために、化合物(B)の分子量は小さい方が好ましく、質量平均分子量(Mw)は、好ましくは2,000以下であり、より好ましくは1,000以下である。
このような化合物(B)として好ましくは、ペリレン骨格を有する下記一般式(1)又はピロロピロール骨格を有する下記一般式(2)で表される化合物である。
Further, in order to promote surface adsorption and homogenization with respect to the carbon material (A) and further increase the molecular ratio, the compound (B) preferably has a small molecular weight, and the mass average molecular weight (Mw) is preferably 2, 000 or less, and more preferably 1,000 or less.
Such compound (B) is preferably a compound represented by the following general formula (1) having a perylene skeleton or a general formula (2) having a pyrrolopyrrole skeleton.

一般式(1)
General formula (1)

[一般式(1)中、R〜R12 は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリールチオ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の複素環基、又は、置換もしくは未置換のアミノ基であり、R〜R12は、隣り合う2つの置換基同士で結合して環を形成していても良い。] [In the general formula (1), R 1 to R 12 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted A substituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, a substituted or unsubstituted arylthio group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or a substituted or unsubstituted amino group, , R 1 to R 12 may be bonded to each other by two adjacent substituents to form a ring. ]

一般式(2)
General formula (2)

[一般式(2)中、X〜Xは、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、又は置換もしくは未置換の複素環基を表し、Y及びYは、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、又はジシアノメチレン基を表す。] [In the general formula (2), X 1 to X 4 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted heterocyclic group, Y 1 and Y 2 each independently represent an oxygen atom, a sulfur atom, or a dicyanomethylene group. ]

まず、一般式(1)中の置換基R〜R12について説明する。 First, the substituents R 1 to R 12 in the general formula (1) will be described.

ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子等が挙げられる。 Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.

置換もしくは未置換のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基といった炭素数1〜30の未置換のアルキル基、
2−フェニルイソプロピル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、ベンジル基、α−フェノキシベンジル基、α,α−ジメチルベンジル基、α,α−メチルフェニルベンジル基、α,α−ビス(トリフルオロメチル)ベンジル基、トリフェニルメチル基、α−ベンジルオキシベンジル基等の炭素数1〜30の置換アルキル基、
又は、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の未置換のシクロアルキル基が挙げられる。
Examples of the substituted or unsubstituted alkyl group include carbon such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group and stearyl group. An unsubstituted alkyl group of the number 1 to 30,
2-phenylisopropyl group, trichloromethyl group, trifluoromethyl group, benzyl group, α-phenoxybenzyl group, α,α-dimethylbenzyl group, α,α-methylphenylbenzyl group, α,α-bis(trifluoromethyl group ) A substituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms such as a benzyl group, a triphenylmethyl group and an α-benzyloxybenzyl group,
Alternatively, an unsubstituted cycloalkyl group such as a cyclopentyl group or a cyclohexyl group can be used.

置換もしくは未置換のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、tert−ブトキシ基、オクチルオキシ基、tert−オクチルオキシ基といった炭素数1〜20の未置換のアルコキシ基、又は、
3,3,3−トリフルオロエトキシ基、ベンジルオキシ基といった炭素数1〜20の置換アルコキシ基が挙げられる。
Examples of the substituted or unsubstituted alkoxy group include an unsubstituted alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a tert-butoxy group, an octyloxy group, and a tert-octyloxy group. Or
Examples thereof include substituted alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms such as 3,3,3-trifluoroethoxy group and benzyloxy group.

置換もしくは未置換のアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、9−アンスリルオキシ基といった炭素数6〜20の未置換のアリールオキシ基、又は、
4−tert−ブチルフェノキシ基、4−ニトロフェノキシ基、3−フルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェノキシ基、3−トリフルオロメチルフェノキシ基等の炭素数6〜20の置換アリールオキシ基が挙げられる。
Examples of the substituted or unsubstituted aryloxy group include an unsubstituted aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms such as a phenoxy group, a 1-naphthyloxy group, a 2-naphthyloxy group, and a 9-anthryloxy group, or
A substituted aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms such as 4-tert-butylphenoxy group, 4-nitrophenoxy group, 3-fluorophenoxy group, pentafluorophenoxy group, 3-trifluoromethylphenoxy group and the like can be mentioned.

置換もしくは未置換のアルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、tert−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基といった炭素数1〜20の未置換のアルキルチオ基、又は、
1,1,1−テトラフルオロエチルチオ基、べンジルチオ基、トリフルオロメチルチオ基といった炭素数1〜20の置換アルキルチオ基等が挙げられる。
Examples of the substituted or unsubstituted alkylthio group include an unsubstituted alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as a methylthio group, an ethylthio group, a tert-butylthio group, a hexylthio group, and an octylthio group, or
Examples thereof include a substituted alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as a 1,1,1-tetrafluoroethylthio group, a benzylylthio group and a trifluoromethylthio group.

置換もしくは未置換のアリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基、といった炭素数6〜20の未置換のアリールチオ基、又は、2−メチルフェニルチオ基、4−tert−ブチルフェニルチオ基、3−フルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、3−トリフルオロメチルフェニルチオ基等の炭素数6〜20の置換アリールチオ基が挙げられる。 Examples of the substituted or unsubstituted arylthio group include an unsubstituted arylthio group having 6 to 20 carbon atoms such as a phenylthio group, a 2-methylphenylthio group, a 4-tert-butylphenylthio group, and a 3-fluorophenyl group. Examples thereof include a substituted arylthio group having 6 to 20 carbon atoms such as a thio group, a pentafluorophenylthio group and a 3-trifluoromethylphenylthio group.

置換もしくは未置換のアリール基としては、例えば、フェニル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,4−キシリル基、p−クメニル基、メシチル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アンスリル基、9−フェナントリル基、1−アセナフチル基、2−アズレニル基、1−ピレニル基、2−トリフェニレル基等の炭素数6〜30の未置換のアリール基、又は、
p−シアノフェニル基、p−ジフェニルアミノフェニル基、p−スチリルフェニル基、4−[(2−トリル)エテニル]フェニル基、4−[(2,2−ジトリル)エテニル]フェニル基等の炭素数6〜30の置換アリール基が挙げられる。
Examples of the substituted or unsubstituted aryl group include phenyl group, o-tolyl group, m-tolyl group, p-tolyl group, 2,4-xylyl group, p-cumenyl group, mesityl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthryl group, 9-phenanthryl group, 1-acenaphthyl group, 2-azulenyl group, 1-pyrenyl group, unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms such as 2-triphenylyl group, or
Number of carbon atoms such as p-cyanophenyl group, p-diphenylaminophenyl group, p-styrylphenyl group, 4-[(2-tolyl)ethenyl]phenyl group, 4-[(2,2-ditolyl)ethenyl]phenyl group 6-30 substituted aryl groups are mentioned.

置換もしくは未置換の複素環基としては、例えば、2−フリル基、3−フリル基、2−チエニル基、3−チエニル基、1−ピローリル基、2−ピローリル基、3−ピローリル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピラジル基、2−オキサゾリル基、3−イソオキサゾリル基、2−チアゾリル基、3−イソチアゾリル基、2−イミダゾリル基、3−ピラゾリル基、2−キノリル基、3−キノリル基、4−キノリル基、5−キノリル基、6−キノリル基、7−キノリル基、8−キノリル基、1−イソキノリル基、2−キノキサリニル基、2−ベンゾフリル基、2−ベンゾチエニル基、N−インドリル基、N−カルバゾリル基、N−アクリジニル基といった炭素数3〜20の未置換の芳香族複素環基、又は、2−(5−フェニル)フリル基、2−(5−フェニル)チエニル基、2−(3−シアノ)ピリジル基といった炭素数3〜20の置換芳香族複素環基が挙げられる。 Examples of the substituted or unsubstituted heterocyclic group include 2-furyl group, 3-furyl group, 2-thienyl group, 3-thienyl group, 1-pyrrolyl group, 2-pyrrolyl group, 3-pyrrolyl group, 2- Pyridyl group, 3-pyridyl group, 4-pyridyl group, 2-pyrazyl group, 2-oxazolyl group, 3-isoxazolyl group, 2-thiazolyl group, 3-isothiazolyl group, 2-imidazolyl group, 3-pyrazolyl group, 2- Quinolyl group, 3-quinolyl group, 4-quinolyl group, 5-quinolyl group, 6-quinolyl group, 7-quinolyl group, 8-quinolyl group, 1-isoquinolyl group, 2-quinoxalinyl group, 2-benzofuryl group, 2- C3-C20 unsubstituted aromatic heterocyclic group such as benzothienyl group, N-indolyl group, N-carbazolyl group and N-acridinyl group, or 2-(5-phenyl)furyl group, 2-(5 Examples thereof include a substituted aromatic heterocyclic group having 3 to 20 carbon atoms such as -phenyl)thienyl group and 2-(3-cyano)pyridyl group.

置換もしくは未置換のアミノ基としては、例えば、未置換のアミノ基(NH)、又は、
N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジイソプロピルアミノ基、N,N−ジブチルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基、N−フェニルアミノ基、N−フェニル−N−メチルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ビス(m−トリル)アミノ基、N,N−ビス(p−トリル)アミノ基、N,N−ビス(p−ビフェニリル)アミノ基、ビス[4−(4−メチル)ビフェニリル]アミノ基、N−p−ビフェニリル−N−フェニルアミノ基、N−α−ナフチル−N−フェニルアミノ基、N−β−ナフチル−N−フェニルアミノ基、N−フェナントリル−N−フェニルアミノ基、N,N−ビス(m−フルオロフェニル)アミノ基、N,N−ビス(3−(9−フェニル)カルバゾール)アミノ基、N,N−ビス(p−シアノフェニル)アミノ基、ビス[4−(α,α’−ジメチルベンジル)フェニル]アミノ基等の炭素数1〜30の置換アミノ基が挙げられる。
Examples of the substituted or unsubstituted amino group include an unsubstituted amino group (NH 2 ), or
N-methylamino group, N-ethylamino group, N,N-diethylamino group, N,N-diisopropylamino group, N,N-dibutylamino group, N-benzylamino group, N,N-dibenzylamino group, N-phenylamino group, N-phenyl-N-methylamino group, N,N-diphenylamino group, N,N-bis(m-tolyl)amino group, N,N-bis(p-tolyl)amino group, N,N-bis(p-biphenylyl)amino group, bis[4-(4-methyl)biphenylyl]amino group, N-p-biphenylyl-N-phenylamino group, N-α-naphthyl-N-phenylamino group , N-β-naphthyl-N-phenylamino group, N-phenanthryl-N-phenylamino group, N,N-bis(m-fluorophenyl)amino group, N,N-bis(3-(9-phenyl) Carbazole)amino group, N,N-bis(p-cyanophenyl)amino group, bis[4-(α,α'-dimethylbenzyl)phenyl]amino group, and the like substituted amino groups having 1 to 30 carbon atoms. ..

材料の性能、実用性の観点で、化合物(B)は、バンドギャップが小さく、かつ後述する溶剤等への親和性に優れているものが好ましい。上記観点から、一般式(1)中の置換基R〜R12は、水素原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の芳香族複素環基、置換もしくは未置換のアミノ基が好ましく、より好ましくは、水素原子、シアノ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の芳香族複素環基、又は置換もしくは未置換のアミノ基であり、特に好ましくは、水素原子、又は置換アミノ基である。 From the viewpoint of material performance and practicality, it is preferable that the compound (B) has a small band gap and is excellent in affinity to a solvent described later. From the above viewpoint, the substituents R 1 to R 12 in the general formula (1) are each a hydrogen atom, a cyano group, a nitro group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted Aromatic heterocyclic group, substituted or unsubstituted amino group is preferable, more preferably hydrogen atom, cyano group, substituted or unsubstituted aryl group, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group, or substituted or unsubstituted Is an amino group, and particularly preferably a hydrogen atom or a substituted amino group.

中でも、R11が置換もしくは未置換のアミノ基であることが好ましく、より好ましくは、アリール基、又は複素環基、特にカルバゾリル基等の芳香族複素環基等で置換されたアミノ基である。 Among them, R 11 is preferably a substituted or unsubstituted amino group, and more preferably an aryl group or a heterocyclic group, particularly an amino group substituted with an aromatic heterocyclic group such as a carbazolyl group.

次に、一般式(2)中の置換基X〜X、Y及びYについて説明する。 Next, the substituents X 1 to X 4 , Y 1 and Y 2 in the general formula (2) will be described.

置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、又は置換もしくは未置換の複素環基は、前記一般式(1)で説明したものと同義である。 The substituted or unsubstituted alkyl group, the substituted or unsubstituted aryl group, or the substituted or unsubstituted heterocyclic group has the same meaning as described in the general formula (1).

置換基X及びXは、各々独立に、バンドギャップの低減、炭素材料(A)への親和性の観点で、π共役拡張が期待される、置換もしくは未置換のアリール基、又は置換もしくは未置換の複素環基が好ましい。 The substituents X 1 and X 3 are each independently a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted aryl group expected to have π-conjugation expansion from the viewpoint of reduction of band gap and affinity for the carbon material (A). Unsubstituted heterocyclic groups are preferred.

置換基X及びXは、各々独立に、溶剤などへの親和性の観点から、水素原子、または置換もしくは未置換のアルキル基が好ましい。 The substituents X 2 and X 4 are each independently preferably a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group from the viewpoint of affinity with a solvent or the like.

及びYは、化合物(B)の環境毒性の観点から、酸素原子、又は硫黄原子が好ましく、特に好ましくは酸素原子である。 From the viewpoint of environmental toxicity of the compound (B), Y 1 and Y 2 are preferably oxygen atoms or sulfur atoms, and particularly preferably oxygen atoms.

一般式(1)又は(2)で表される化合物の具体例を下記表1〜表28に示すが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the compound represented by formula (1) or (2) are shown in Tables 1 to 28 below, but the invention is not limited thereto.

<分散剤(C)>
分散剤(C)は、無機材料や有機材料を媒体中に均一に分散させ安定な分散体を調整するために用いるものであり、特に制限されず、カーボンやフタロシアニンの分散に用いられる従来公知のものを使用することができる。分散剤(C)は、単独又は2種以上を併用して使用してもよい。
<Dispersant (C)>
The dispersant (C) is used for uniformly dispersing an inorganic material or an organic material in a medium to prepare a stable dispersion, and is not particularly limited, and a conventionally known dispersant used for dispersing carbon or phthalocyanine is used. Things can be used. The dispersant (C) may be used alone or in combination of two or more kinds.

分散剤(C)としては、酸性分散剤、塩基性分散剤、両性分散剤、非イオン型分散剤等が挙げられる。また、酸性分散剤の酸性官能基としては、カルボン酸基、スルホン酸基及びリン酸基等が挙げられ、塩基性分散剤の極性官能基としては、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基及び4級アンモニウム塩基等が挙げられ、非イオン型分散剤の非イオン性官能基としては、水酸基、アミド基、ケトン基、エポキシ基、及びエステル基等が挙げられる。 Examples of the dispersant (C) include acidic dispersants, basic dispersants, amphoteric dispersants, and nonionic dispersants. Examples of the acidic functional group of the acidic dispersant include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, and the polar functional group of the basic dispersant includes a primary amino group, a secondary amino group, and a tertiary amino group. Examples of the nonionic functional group of the nonionic dispersant include a hydroxyl group, an amide group, a ketone group, an epoxy group, and an ester group.

塩基性分散剤は、市販品として例えば、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE−9000、11200、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、22000、24000SC、24000GR、26000、28000、32000、32500、32550、32600、33000、34750、35100、35200、37500、38500、39000、53095、56000、71000、76500、X300等、ビックケミー・ジャパン社製のDISPERBYK−108、109、112、116、130、161、162、163、164、166、167、168、182、183、184、185、2000、2008、2009、2022、2050、2150、2155、2163、2164、9077、101、106、140、142、145、180、2001、2020、2025、2070、9076等、味の素ファインテクノ社製のアジスパーPB821、PB822、PB824、PB881等、BASF社製のEFKA−4015、4020、4046、4047、4050、4055、4080、4300、4330、4400、4401、4402等が挙げられる。 The basic dispersant is a commercially available product, for example, SOLSPERSE-9000, 11200, 13240, 13650, 13940, 16000, 17,000, 18000, 20000, 22000, 24000SC, 24000GR, 26000, 28000, 32000, 32500 manufactured by Lubrizol Japan. , 32550, 32600, 33000, 34750, 35100, 35200, 37500, 38500, 39000, 53095, 56000, 71000, 76500, X300 and the like, DISKERBYK-108, 109, 112, 116, 130, 161, manufactured by Big Chemie Japan. 162, 163, 164, 166, 167, 168, 182, 183, 184, 185, 2000, 2008, 2009, 2022, 2050, 2150, 2155, 2163, 2164, 9077, 101, 106, 140, 142, 145, 180, 2001, 2020, 2025, 2070, 9076 and the like, Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd., AJISPER PB821, PB822, PB824, PB881 and the like, BASF, EFKA-4015, 4020, 4046, 4047, 4050, 4055, 4080, 4300. , 4330, 4400, 4401, 4402 and the like.

酸性分散剤は、市販品としては例えば、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE−3000、5000、21000、36000、36600、41000、41090、43000、44000、46000、47000、55000等、ビックケミー・ジャパン社製のDISPERBYK−102、110、111、170、171、174、P104、P104S、P105、220S等、味の素ファインテクノ社製のアジスパーPA111等が挙げられる。 Examples of commercially available acidic dispersants include SOLSPERSE-3000, 5000, 21000, 36000, 36600, 41000, 41090, 43000, 44000, 46000, 47000, 55000 manufactured by Lubrizol Japan, and manufactured by Big Chemie Japan. DISPERBYK-102, 110, 111, 170, 171, 174, P104, P104S, P105, 220S and the like, and Azisper PA111 manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Inc. and the like can be mentioned.

非イオン型分散剤は、市販品としては例えば、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE−27000、54000等が挙げられる。 Examples of commercially available nonionic dispersants include SOLSPERSE-27000 and 54000 manufactured by Nippon Lubrizol Co., Ltd.

分散剤(C)は、低分子系又は高分子系のいずれでもよいが、炭素材料(A)の分散性、並びに炭素材料(A)とペリレン骨格又はピロロピロール骨格を有する化合物(B)とを近接させΠ−Π相互作用を発現させやすくすることから、低分子系が好ましく、より好ましくは分子量が100以上1,000以下であり、特に好ましくは200以上600以下である。分散剤(C)の分子量が 100以上1,000以下 であると、炭素材料(A)表面への化合物(B)の吸着が均一化され、化合物(B)が有する高いゼーベック係数が効率的に発揮されるため、好ましい。
なお、分散剤(C)が高分子系である場合、質量平均分子量(Mw)の値を分子量とする。
The dispersant (C) may be either a low molecular weight type or a high molecular weight type, but the dispersibility of the carbon material (A), the carbon material (A) and the compound (B) having a perylene skeleton or a pyrrolopyrrole skeleton are used. A low molecular weight system is preferable, and a molecular weight is more preferably 100 or more and 1,000 or less, and particularly preferably 200 or more and 600 or less, since they are brought close to each other to facilitate the expression of the Π-Π interaction. When the molecular weight of the dispersant (C) is 100 or more and 1,000 or less, the adsorption of the compound (B) on the surface of the carbon material (A) is uniformized, and the high Seebeck coefficient of the compound (B) is efficiently obtained. It is preferable because it is exhibited.
When the dispersant (C) is a polymer, the value of the mass average molecular weight (Mw) is the molecular weight.

また、分散剤として、有機色素誘導体又はトリアジン誘導体を使用してもよく、より好ましくは 酸性官能基を有するトリアジン誘導体(b2)である。 As the dispersant, an organic dye derivative or a triazine derivative may be used, and a triazine derivative (b2) having an acidic functional group is more preferable.

[酸性官能基を有するトリアジン誘導体(b2)]
酸性官能基を有するトリアジン誘導体(b2)の酸性官能基としては、後述に示すとおり、SOM、COM、又はP(O)(OM)であることが好ましく、より好ましくは、SOM、又はCOMであり、特に好ましくはCOMである。Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、中でも金属カチオン又は4級アンモニウムカチオンであることが好ましい。
[Triazine derivative (b2) having an acidic functional group]
The acidic functional group of the triazine derivative (b2) having an acidic functional group is preferably SO 3 M, CO 2 M, or P(O)(OM) 2 , as described below, and more preferably SO. 3 M or CO 2 M, and particularly preferably CO 2 M. M represents one equivalent of a monovalent to trivalent cation, and is preferably a metal cation or a quaternary ammonium cation.

酸性官能基を有するトリアジン誘導体(b2)として、好ましくは、下記一般式(3)で示されるトリアジン誘導体、又は下記一般式(4)で示されるトリアジン誘導体である。 The triazine derivative (b2) having an acidic functional group is preferably a triazine derivative represented by the following general formula (3) or a triazine derivative represented by the following general formula (4).

(一般式(3)で示されるトリアジン誘導体)
一般式(3)
(Triazine derivative represented by the general formula (3))
General formula (3)

[一般式(3)中、
は、NH、O、CONH、SONH、CHNH、CHNHCOCHNH又はXYXを表し、
及びXは、各々独立して、NH又はOを表し、
は、CONH、SONH、CHNH、NHCO又はNHSOを表し、
Yは、炭素数1〜20で構成された、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキレン基、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルケニレン基又は置換基を有してもよい炭素数1〜20のアリーレン基を表し、
Zは、SOM、COM又はP(O)(OM)を表し、
Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表し、
は、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基又は下記一般式(5)で表される基を表し、
Qは、OR、NHR、ハロゲン原子、X又はXYZを表し、
は、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基又は置換基を有してもよいアルケニル基を表す。]
[In the general formula (3),
X 1 represents NH, O, CONH, SO 2 NH, CH 2 NH, CH 2 NHCOCH 2 NH or X 3 YX 4 .
X 2 and X 4 each independently represent NH or O,
X 3 represents CONH, SO 2 NH, CH 2 NH, NHCO or NHSO 2 ,
Y represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, and an alkenylene group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, or a substituent, which has 1 to 20 carbon atoms. Represents an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, which may have,
Z represents SO 3 M, CO 2 M or P(O)(OM) 2 ,
M represents one equivalent of a cation having a valence of 1 to 3,
R 1 represents an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, an aromatic ring residue which may have a substituent, or a group represented by the following general formula (5). Represents
Q represents OR 2 , NHR 2 , a halogen atom, X 1 R 1 or X 2 YZ,
R 2 represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent or an alkenyl group which may have a substituent. ]

一般式(5)
General formula (5)

[一般式(5)中、
は、NH又はOを表し、
及びXは、各々独立して、NH、O、CONH、SONH、CHNH又はCHNHCOCHNHを表し、
及びRは、各々独立して、有機色素残基、置換基を有していてもよい複素環残基、置換基を有していてもよい芳香族環残基又はYZを表し、
Yは、炭素数1〜20で構成された、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキレン基、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルケニレン基又は置換基を有してもよい炭素数1〜20のアリーレン基を表し、
Zは、SOM、COM又はP(O)(OM)を表す。]
[In the general formula (5),
X 5 represents NH or O,
X 6 and X 7 each independently represent NH, O, CONH, SO 2 NH, CH 2 NH or CH 2 NHCOCH 2 NH,
R 3 and R 4 each independently represent an organic dye residue, a heterocyclic residue which may have a substituent, an aromatic ring residue which may have a substituent, or YZ,
Y represents an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, and an alkenylene group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, or a substituent, which has 1 to 20 carbon atoms. Represents an arylene group having 1 to 20 carbon atoms, which may have,
Z represents SO 3 M, CO 2 M or P(O)(OM) 2 . ]

一般式(3)のR及び一般式(5)のR、Rで表される有機色素残基としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ぺリノン系色素、ぺリーレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素等が挙げられる。
とりわけ、金属錯体系色素ではない有機色素残基の使用が好ましく、中でもアゾ系色素、ジケトピロロピロール系色素、無金属フタロシアニン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素の使用が分散性や光吸収性に優れるため好ましい。
Examples of the organic dye residue represented by R 1 of the general formula (3) and R 3 and R 4 of the general formula (5) include, for example, diketopyrrolopyrrole dyes, azo dyes such as azo, disazo, and polyazo. , Phthalocyanine dyes, diaminodianthraquinone, anthrapyrimidine, flavantron, anthantrone, indanthrone, pyrantrone, violanthrone, and other anthraquinone dyes, quinacridone dyes, dioxazine dyes, perinone dyes, perylene dyes, thioindigo dyes Examples thereof include dyes, isoindoline dyes, isoindolinone dyes, quinophthalone dyes, slene dyes, and metal complex dyes.
In particular, it is preferable to use an organic dye residue that is not a metal complex dye, and among them, the use of an azo dye, a diketopyrrolopyrrole dye, a metal-free phthalocyanine dye, a quinacridone dye, and a dioxazine dye is dispersibility and light absorption. It is preferable because it has excellent properties.

一般式(3)のR及び一般式(5)のR、Rで表される複素環残基及び芳香族環残基としては、例えば、チオフェン、フラン、ピリジン、ピラゾ−ル、ピロール、イミダゾ−ル、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンズチアゾ−ル、ベンズトリアゾ−ル、インド−ル、キノリン、カルバゾ−ル、アクリジン、ベンゼン、ナフタリン、アントラセン、フルオレン、フェナントレン、アントラキノン等が挙げられる。とりわけ、少なくともS、N、Oのヘテロ原子のいずれかを含む複素環残基の使用が分散性に優れるため好ましい。 Examples of the heterocyclic residue and the aromatic ring residue represented by R 1 of the general formula (3) and R 3 and R 4 of the general formula (5) include, for example, thiophene, furan, pyridine, pyrazole and pyrrole. , Imidazole, isoindoline, isoindolinone, benzimidazolone, benzthiazole, benztriazol, indole, quinoline, carbazol, acridine, benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, phenanthrene, anthraquinone and the like. To be In particular, it is preferable to use a heterocyclic residue containing at least one of S, N and O heteroatoms because of excellent dispersibility.

一般式(3)及び一般式(5)のYとしては、好ましくは、置換されていてもよいフェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基又は置換基を有していてもよい炭素数が10以下のアルキレン基が挙げられる。 Y in the general formulas (3) and (5) is preferably an alkylene group having 10 or less carbon atoms which may have a substituted phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group or a substituent. Groups.

一般式(3)のRにおけるアルキル基及びアルケニル基は、好ましくは炭素数20以下であり、更に好ましくは置換基を有していてもよい炭素数が10以下のアルキル基が挙げられる。 The alkyl group and alkenyl group for R 2 in the general formula (3) preferably have 20 or less carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 10 or less carbon atoms which may have a substituent.

有してもよい置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、水酸基、メルカプト基等が挙げられる。 Examples of the substituent that may be included include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom, a hydroxyl group and a mercapto group.

一般式(3)中のMで表される1〜3価のカチオンとしては、水素原子(プロトン)、金属カチオン、4級アンモニウムカチオンが挙げられる。また、構造中にMを2つ以上有する場合、Mは、水素原子(プロトン)、金属カチオン、4級アンモニウムカチオンのいずれかひとつのみでも良いし、これらの組み合わせでも良い。
金属カチオンの金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、ニッケル、コバルト等が挙げられる。また、4級アンモニウムカチオンとしては、下記一般式(20)で表される構造を有する単一化合物又は、混合物が挙げられる。
Examples of the monovalent to trivalent cation represented by M in the general formula (3) include a hydrogen atom (proton), a metal cation, and a quaternary ammonium cation. When the structure has two or more M, M may be only one of a hydrogen atom (proton), a metal cation, and a quaternary ammonium cation, or a combination thereof.
Examples of the metal of the metal cation include lithium, sodium, potassium, calcium, barium, magnesium, aluminum, nickel and cobalt. The quaternary ammonium cation may be a single compound or a mixture having a structure represented by the following general formula (20).

一般式(20)
General formula (20)

[一般式(20)中、
〜Rは、各々独立して、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、又は置換基を有してもよいアリ−ル基を表す。]
[In the general formula (20),
R 5 to R 8 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, or an aryl group which may have a substituent. Represents. ]

一般式(20)のR〜Rは、各々同一でもよいし、異なっていてもよい。また、R〜Rにおける炭素数は、1〜40、好ましくは1〜30、更に好ましくは1〜20である。 R 5 to R 8 in the general formula (20) may be the same or different. The number of carbon atoms in R 5 to R 8 is 1 to 40, preferably 1 to 30, and more preferably 1 to 20.

4級アンモニウムの具体例としては、例えば、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ヒドロキシエチルアンモニウム、ジヒドロキシエチルアンモニウム、2−エチルヘキシルアンモニウム、ジメチルアミノプロピルアンモニウム、ラウリルアンモニウム、ステアリルアンモニウム、オクチルアンモニウム等が挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of the quaternary ammonium include, for example, dimethylammonium, trimethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, hydroxyethylammonium, dihydroxyethylammonium, 2-ethylhexylammonium, dimethylaminopropylammonium, laurylammonium, stearylammonium, octylammonium and the like. But is not limited to these.

また、1〜3価のカチオンが金属カチオン又は4級アンモニウムカチオンである場合、塩交換でカチオンを導入することができる。塩交換は分散剤の製造時に行ってもよいし、熱電変換材料の製造時に行ってもよい。 Further, when the monovalent cation is a metal cation or a quaternary ammonium cation, the cation can be introduced by salt exchange. The salt exchange may be performed at the time of manufacturing the dispersant or at the time of manufacturing the thermoelectric conversion material.

上記分散剤の合成方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特公昭39−28884号公報、特公昭45−11026号公報、特公昭45−29755号公報、特公昭64−5070号公報、特開2004−217842号公報等に記載されている方法で合成することができる。 The method for synthesizing the above-mentioned dispersant is not particularly limited, but for example, Japanese Patent Publication No. 39-28884, Japanese Patent Publication No. 45-11026, Japanese Patent Publication No. 45-29755, and Japanese Patent Publication No. 64-5070. It can be synthesized by the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-217842 or the like.

一般式(3)中のMで表される1〜3価のカチオンは、より好ましくは、金属カチオン又は4級アンモニウムカチオンであり、特に好ましくは4級アンモニウムカチオンである。 The monovalent to trivalent cation represented by M in the general formula (3) is more preferably a metal cation or a quaternary ammonium cation, and particularly preferably a quaternary ammonium cation.

一般式(3)で表される誘導体の一例を以下に示す。なお、例示化合物における酸性官能基(SOH、COH又はP(O)(OH))は、金属カチオン又は4級アンモニウムカチオンと造塩物を形成していてもよい。 An example of the derivative represented by the general formula (3) is shown below. In addition, the acidic functional group (SO 3 H, CO 2 H or P(O)(OH) 2 ) in the exemplified compound may form a salt with a metal cation or a quaternary ammonium cation.

一般式(3)で表されるトリアジン誘導体は、より好ましくは、X1がNH、且つRがベンズイミダゾロン残基であるX構造を含み、且つMが金属カチオン又は4級アンモニウムカチオンであるものであり、上述の例示誘導体(b2−5)、(b2−7)、(b2−9)、(b2−12)〜(b2−15)、(b2−18〜b2−26)が該当する。 The triazine derivative represented by the general formula (3) is more preferably an X 1 R 1 structure in which X 1 is NH and R 1 is a benzimidazolone residue, and M is a metal cation or a quaternary ammonium. It is a cation, and the above-described exemplary derivatives (b2-5), (b2-7), (b2-9), (b2-12) to (b2-15), (b2-18 to b2-26). Is applicable.

(一般式(4)で示されるトリアジン誘導体)
一般式(4)
(Triazine derivative represented by the general formula (4))
General formula (4)

[一般式(4)中、
は、Xで表される基を表し、
は、置換基を有してもよいアリーレン基を表し、
は、SOM、COM又はP(O)(OM)を表し、
Mは、1〜3価のカチオンの一当量を表す。]
[In the general formula (4),
R 1 represents a group represented by X 1 Y 1 .
X 1 represents an arylene group which may have a substituent,
Y 1 represents SO 3 M, CO 2 M or P(O)(OM) 2 ,
M represents one equivalent of a monovalent to trivalent cation. ]

一般式(4)のXにおけるアリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられ、より好ましくはフェニレン基である。
上記アリーレン基が有してもよい置換基は、同一でも異なっても良く、その具体例としては、スルホ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子、ニトロ基、アルキル基、アルコキシル基等を挙げることができる。また、これらの置換基は、複数であっても良い。
Examples of the arylene group for X 1 in the general formula (4) include a phenylene group and a naphthylene group, and a phenylene group is more preferable.
The substituents that the arylene group may have may be the same or different, and specific examples thereof include a sulfo group, a carboxyl group, a hydroxyl group, a halogen atom such as fluorine, chlorine and bromine, a nitro group and an alkyl group. , An alkoxyl group, and the like. Moreover, these substituents may be plural.

一般式(4)のYとしては、SOM又はCOMがより好ましく、特に好ましくはCOMである。また、一般式(4)中のMで表される1〜3価のカチオンとしては、前述の一般式(3)中のMで表される1〜3価のカチオンと同義であり、より好ましくは、金属カチオン又は4級アンモニウムカチオンである。 The Y 1 in the general formula (4), more preferably SO 3 M or CO 2 M, particularly preferably CO 2 M. The monovalent to trivalent cation represented by M in the general formula (4) has the same meaning as the monovalent to trivalent cation represented by M in the general formula (3), and more preferably Is a metal cation or a quaternary ammonium cation.

金属カチオンを導入する方法としては、一般式(4)で表され、且つMが水素原子であるトリアジン誘導体に対し、無機塩基を添加することで導入することができ、無機塩基としては、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属のリン酸塩、アルカリ土類金属のリン酸塩等を用いることができる。 The metal cation can be introduced by adding an inorganic base to the triazine derivative represented by the general formula (4) and M is a hydrogen atom, and the inorganic base is an alkali metal. The hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkaline earth metal carbonates, alkali metal phosphates, alkaline earth metal phosphates and the like can be used.

アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等;アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム等;アルカリ金属の炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等;アルカリ土類金属の炭酸塩としては、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム等;アルカリ金属のリン酸塩としては、リン酸リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム等;アルカリ土類金属のリン酸塩としては、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸ストロンチウム、リン酸バリウム等;が挙げられ、適宜最適なものを選択すればよい。無機塩基の添加量は、特に限定されるものではないが、トリアジン誘導体1モルに対して、0.1モル以上5モル以下が好ましく、0.3モル以上2モル以下がより好ましい。 As alkali metal hydroxides, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.; as alkaline earth metal hydroxides, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide, barium hydroxide, etc.; Alkali metal carbonates include lithium carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, etc.; alkaline earth metal carbonates include magnesium carbonate, calcium carbonate, strontium carbonate, barium carbonate, etc.; alkali As the metal phosphate, lithium phosphate, trisodium phosphate, disodium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, etc.; as the alkaline earth metal phosphate, magnesium phosphate, Calcium phosphate, strontium phosphate, barium phosphate, etc. may be mentioned, and the most suitable one may be selected. The addition amount of the inorganic base is not particularly limited, but is preferably 0.1 mol or more and 5 mol or less, and more preferably 0.3 mol or more and 2 mol or less with respect to 1 mol of the triazine derivative.

一般式(4)で表される誘導体の一例を以下に示す。下記例示化合物における酸性官能基におけるMはいずれも水素原子で表されているが、水素原子に限定されるものではなく、金属カチオンや4級アンモニウム塩であってもよい。 An example of the derivative represented by the general formula (4) is shown below. M in the acidic functional groups in the exemplified compounds below are all represented by hydrogen atoms, but are not limited to hydrogen atoms and may be metal cations or quaternary ammonium salts.

分散剤(C)としては、前述のとおり、酸性官能基を有するトリアジン誘導体(b2)が好ましく、より好ましくは、上述の一般式(3)及び一般式(4)で表されるトリアジン誘導体である。中でも、水酸基が2個、直接結合したトリアジン構造、又は、NH結合を介してベンズイミダゾロン基が結合したトリアジン構造、のいずれかを有することが好ましい。 As described above, the dispersant (C) is preferably the triazine derivative (b2) having an acidic functional group, more preferably the triazine derivative represented by the general formula (3) or the general formula (4). .. Above all, it is preferable to have either a triazine structure in which two hydroxyl groups are directly bonded or a triazine structure in which a benzimidazolone group is bonded via an NH bond.

分散剤(C)の含有量は、分散性の観点から、好ましくは炭素材料(A)の全量に対して5〜200質量%であり、より好ましくは30〜150質量%であり、特に好ましくは80〜120質量%である。 From the viewpoint of dispersibility, the content of the dispersant (C) is preferably 5 to 200% by mass, more preferably 30 to 150% by mass, particularly preferably 30% by mass to the total amount of the carbon material (A). It is 80 to 120 mass %.

<その他の成分>
本発明の熱電変換材料は、その特性を向上させる観点から、必要に応じて、追加の成分を含んでもよい。例えば、以下に例示する助剤を添加することによって、塗工性、導電性及び熱電特性のさらなる向上が可能となる。
<Other ingredients>
The thermoelectric conversion material of the present invention may contain an additional component, if necessary, from the viewpoint of improving its properties. For example, by adding the auxiliaries exemplified below, it becomes possible to further improve the coatability, conductivity and thermoelectric properties.

(溶剤)
本発明において使用する溶剤は、炭素材料(A)、化合物(B)及び分散剤(C)の溶解又は分散媒として使用され、インキ化による塗工性向上が可能とする。使用できる溶剤としては、炭素材料(A)、化合物(B)及び分散剤(C)が溶解又は良分散できれば、特に限定されず、有機溶剤や水を挙げることができ、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の芳香族類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタンジオール、1、3−ブチレングリコール、イソボルニルシクロヘキサノール、N−メチルピロリドン等から、必要に応じて適宜選択することができる。
炭素材料(A)と化合物(B)、及び分散剤(C)を分散する溶剤としては、N−メチルピロリドンが特に好ましい。
(solvent)
The solvent used in the present invention is used as a dissolution medium or a dispersion medium for the carbon material (A), the compound (B) and the dispersant (C), and it is possible to improve the coatability by forming an ink. The solvent that can be used is not particularly limited as long as the carbon material (A), the compound (B) and the dispersant (C) can be dissolved or well dispersed, and examples thereof include an organic solvent and water. You may use.
Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol methyl ether, and diethylene glycol methyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ketones such as cyclohexanone, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, Ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, aromatics such as benzene, toluene, xylene, cumene, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, terpineol, dihydroterpineol, 2,4- It can be appropriately selected from diethyl-1,5-pentanediol, 1,3-butylene glycol, isobornylcyclohexanol, N-methylpyrrolidone and the like, if necessary.
As the solvent for dispersing the carbon material (A), the compound (B), and the dispersant (C), N-methylpyrrolidone is particularly preferable.

(助剤)
使用可能な助剤の一例として、ラクタム類、アルコール類、アミノアルコール類、カルボン酸類、酸無水物類、及びイオン性液体が挙げられる。特に限定するものではないが、具体例は以下のとおりである。
ラクタム類:N−メチルピロリドン、ピロリドン、カプロラクタム、N−メチルカプロラクタム、及びN−オクチルピロリドン等。
アルコール類:ショ糖、グルコース、フルクトース、ラクトース、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、トリフルオロエタノール、m−クレゾール、及びチオジグリコール等。
アミノアルコール類:ジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン等。
カルボン酸類:2−フランカルボン酸、3−フランカルボン酸、ジクロロ酢酸、及びトリフルオロ酢酸等。
酸無水物類:無水酢酸、無水プロピオン酸、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、無水安息香酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水グルタル酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸(別名:シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物)、無水トリメリット酸、ヘキサヒドロ無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ハイミック酸、ビフェニルテトラカルボン酸無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、及び9,9−フルオレニリデンビス無水フタル酸等。スチレン−無水マレイン酸コポリマー、エチレン−無水マレイン酸コポリマー、イソブチレン−無水マレイン酸コポリマー、アルキルビニルエーテル−無水マレイン酸コポリマーなどの、無水マレイン酸と他のビニルモノマーとを共重合したコポリマー等。
(Auxiliary agent)
Examples of auxiliaries that can be used include lactams, alcohols, amino alcohols, carboxylic acids, acid anhydrides, and ionic liquids. Although not particularly limited, specific examples are as follows.
Lactams: N-methylpyrrolidone, pyrrolidone, caprolactam, N-methylcaprolactam, N-octylpyrrolidone and the like.
Alcohols: sucrose, glucose, fructose, lactose, sorbitol, mannitol, xylitol, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, polyethylene glycol, polypropylene glycol, tri Fluoroethanol, m-cresol, thiodiglycol and the like.
Amino alcohols: diethanolamine, triethanolamine and the like.
Carboxylic acids: 2-furancarboxylic acid, 3-furancarboxylic acid, dichloroacetic acid, trifluoroacetic acid and the like.
Acid anhydrides: acetic anhydride, propionic anhydride, acrylic anhydride, methacrylic anhydride, benzoic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, itaconic anhydride, glutaric anhydride, phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydro Phthalic anhydride (also known as cyclohexane-1,2-dicarboxylic anhydride), trimellitic anhydride, hexahydro trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, hymic acid anhydride, biphenyl tetracarboxylic anhydride, 1,2,3 , 4-butanetetracarboxylic acid anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid anhydride, and 9,9-fluorenylidene bisphthalic anhydride. Styrene-maleic anhydride copolymers, ethylene-maleic anhydride copolymers, isobutylene-maleic anhydride copolymers, alkyl vinyl ether-maleic anhydride copolymers, and other copolymers obtained by copolymerizing maleic anhydride with other vinyl monomers.

導電性及び熱電特性の観点から、助剤として、ラクタム類及びアルコール類の少なくとも一方を使用することが好ましい。助剤の含有量は、熱電変換材料の全質量を基準として、0.1〜30質量%の範囲が好ましく、1〜10質量%の範囲がより好ましく、1〜5質量%の範囲がさらに好ましい。助剤の含有量を0.1質量%以上にすることで、導電性及び熱電特性の向上効果を容易に得ることができる。また、助剤の含有量を50質量%以下にした場合、膜物性の低下を抑制することができる。 From the viewpoint of conductivity and thermoelectric properties, it is preferable to use at least one of lactams and alcohols as an auxiliary agent. The content of the auxiliary agent is preferably in the range of 0.1 to 30% by mass, more preferably in the range of 1 to 10% by mass, and further preferably in the range of 1 to 5% by mass, based on the total mass of the thermoelectric conversion material. .. When the content of the auxiliary agent is 0.1% by mass or more, the effect of improving the conductivity and thermoelectric properties can be easily obtained. Further, when the content of the auxiliary agent is 50% by mass or less, the deterioration of the physical properties of the film can be suppressed.

熱電変換材料は、成膜性や膜強度の調整等を目的として、導電性及び熱電特性に影響しない範囲で、樹脂を含んでもよい。 The thermoelectric conversion material may contain a resin for the purpose of adjusting film-forming properties and film strength, etc., within a range that does not affect the conductivity and thermoelectric properties.

樹脂は、熱電変換材料の各成分に相溶又は混合分散するものであればよい。熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれを用いても良い。使用可能な樹脂の具体例として、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、アクリルアミド樹脂、及びこれらの共重合樹脂等が挙げられる。特に限定するものではないが、一実施形態において、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、及びアクリルアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を使用することが好ましい。 Any resin may be used as long as it is compatible with or mixed with each component of the thermoelectric conversion material. Either a thermosetting resin or a thermoplastic resin may be used. Specific examples of usable resins include polyester resin, polyimide resin, polyamide resin, fluororesin, vinyl resin, epoxy resin, xylene resin, aramid resin, polyurethane resin, polyurea resin, melamine resin, phenol resin, polyether resin, and acrylic resin. Examples thereof include resins, acrylamide resins, and copolymer resins of these. Although not particularly limited, in one embodiment, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of polyurethane resin, polyether resin, acrylic resin, and acrylamide resin.

熱電変換材料は、熱電変換性能を高めるために、必要に応じて、無機熱電材料から成る微粒子を含んでもよい。 無機熱電材料の一例として、Bi−(Te、Se)系、Si−Ge系、Mg−Si系、Pb−Te系、GeTe−AgSbTe系、(Co、Ir、Ru)−Sb系、(Ca、Sr、Bi)Co系等を挙げることができる。より具体的には、BiTe、PbTe、AgSbTe、GeTe、SbTe、NaCo、CaCoO、SrTiO、ZnO、SiGe、MgSi、FeSi、BaSi46、MnSi1.73、ZnSb、ZnSb、GeFeCoSb12、及びLaFeCoSb12からなる群から選択される少なくとも1種を使用することができる。このとき、上記無機熱電材料に不純物を加えて極性(p型、n型)や導電率を制御して利用してもよい。無機熱電材料を使用する場合、その使用量は、成膜性や膜強度に影響しない範囲で調整する。 The thermoelectric conversion material may contain fine particles made of an inorganic thermoelectric material, if necessary, in order to enhance the thermoelectric conversion performance. As an example of the inorganic thermoelectric material, Bi-(Te, Se) system, Si-Ge system, Mg-Si system, Pb-Te system, GeTe-AgSbTe system, (Co, Ir, Ru)-Sb system, (Ca, sr, Bi) can be exemplified Co 2 O 5 system and the like. More specifically, Bi 2 Te 3 , PbTe, AgSbTe 2 , GeTe, Sb 2 Te 3 , NaCo 2 O 4 , CaCoO 3 , SrTiO 3 , ZnO, SiGe, Mg 2 Si, FeSi 2 , Ba 8 Si 46 , At least one selected from the group consisting of MnSi 1.73 , ZnSb, Zn 4 Sb 3 , GeFe 3 CoSb 12 , and LaFe 3 CoSb 12 can be used. At this time, the inorganic thermoelectric material may be added with impurities to control the polarity (p-type, n-type) or the conductivity and used. When an inorganic thermoelectric material is used, the amount used is adjusted within a range that does not affect the film forming property or film strength.

<熱電変換素子>
本発明の実施形態である熱電変換素子は、上記熱電変換材料を用いて構成されることを特徴とする。一実施形態において、熱電変換素子は、上記熱電変換材料を用いて形成された熱電変換膜と、電極とを有し、上記熱電変換膜及び上記電極は互いに電気的に接続されている。熱電変換膜は、導電性及び熱電特性に加えて、耐熱性及び可撓性の点でも優れる。そのため、本実施形態によれば、高品質な熱電変換素子を容易に実現することができる。
<Thermoelectric conversion element>
A thermoelectric conversion element that is an embodiment of the present invention is characterized by being configured using the thermoelectric conversion material. In one embodiment, the thermoelectric conversion element has a thermoelectric conversion film formed using the thermoelectric conversion material and an electrode, and the thermoelectric conversion film and the electrode are electrically connected to each other. The thermoelectric conversion film is excellent in heat resistance and flexibility in addition to conductivity and thermoelectric properties. Therefore, according to this embodiment, a high-quality thermoelectric conversion element can be easily realized.

熱電変換膜は、基材上に熱電変換材料を塗布して得られる膜であってよい。熱電変換材料は優れた成形性を有するため、塗布法によって良好な膜を得ることが容易である。熱電変換膜の形成には、主に湿式製膜法が用いられる。具体的には、スピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、グラビアコート法、ダイコート法、コンマコート法、ロールコート法、カーテンコート法、バーコート法、インクジェット法、ディスペンサー法、シルクスクリーン印刷、フレキソ印刷等の各種手段を用いた方法が挙げられる。塗布する厚み、及び材料の粘度等に応じて、上記方法から適宜選択することができる。 The thermoelectric conversion film may be a film obtained by applying a thermoelectric conversion material on a base material. Since the thermoelectric conversion material has excellent moldability, it is easy to obtain a good film by the coating method. A wet film forming method is mainly used for forming the thermoelectric conversion film. Specifically, spin coating method, spraying method, roller coating method, gravure coating method, die coating method, comma coating method, roll coating method, curtain coating method, bar coating method, inkjet method, dispenser method, silk screen printing, flexo method. Examples include methods using various means such as printing. The method can be appropriately selected from the above methods depending on the thickness to be applied, the viscosity of the material, and the like.

熱電変換膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、後述するように、熱電変換膜の厚さ方向又は面方向に温度差を生じ、かつ伝達できるように、一定以上の厚みを有するように形成されることが好ましい。一実施形態において、熱電特性の点から、熱電変換膜の膜厚は、0.1〜200μmの範囲が好ましく、1〜100μmの範囲が好ましく、1〜50μmの範囲がさらに好ましい。 The thickness of the thermoelectric conversion film is not particularly limited, but as described below, it has a certain thickness or more so that a temperature difference can be generated and transmitted in the thickness direction or the surface direction of the thermoelectric conversion film. Is preferably formed as follows. In one embodiment, from the viewpoint of thermoelectric characteristics, the film thickness of the thermoelectric conversion film is preferably 0.1 to 200 μm, more preferably 1 to 100 μm, and further preferably 1 to 50 μm.

また、熱電変換材料を塗布する基材として、ポリエチレン、ポリエチレンテレフテレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリプロピレン、ポリイミド、ボリカーボネート、及びセルローストリアセテートなどの材料からなるプラスチックフィルム、又はガラス等を用いることができる。 In addition, as a substrate for applying the thermoelectric conversion material, a plastic film made of a material such as polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, polypropylene, polyimide, polycarbonate, and cellulose triacetate, or glass is used. Can be used.

基材と熱電変換膜との密着性を向上させる目的で、基材表面に様々な処理を行うことができる。具体的には、熱電変換材料の塗布に先立ち、UVオゾン処理、コロナ処理、プラズマ処理、又は易接着処理を行ってもよい。 Various treatments can be performed on the surface of the substrate for the purpose of improving the adhesion between the substrate and the thermoelectric conversion film. Specifically, prior to applying the thermoelectric conversion material, UV ozone treatment, corona treatment, plasma treatment, or easy adhesion treatment may be performed.

本発明の実施形態である熱電変換素子は、上記熱電変換材料を用いて構成されることを除き、当技術分野で周知の技術を適用して構成することができる。代表的に、熱電変換素子のより具体的な構成、及びその製造方法について説明する。 The thermoelectric conversion element that is an embodiment of the present invention can be configured by applying a technique well known in the technical field, except that the thermoelectric conversion material is used. As a representative, a more specific configuration of the thermoelectric conversion element and a method for manufacturing the same will be described.

一実施形態において、熱電変換素子は、熱電変換材料を用いて得た熱電変換膜と、この熱電変換膜と電極的に接続する一対の電極とを有する。ここで、「電気的に接続する」とは、互いに接合しているか、又はワイヤ等の他の構成部材を介して通電できる状態であることを意味する。 In one embodiment, the thermoelectric conversion element has a thermoelectric conversion film obtained by using a thermoelectric conversion material, and a pair of electrodes that are electrode-connected to the thermoelectric conversion film. Here, “electrically connected” means being in a state in which they are joined to each other or can be energized via another component such as a wire.

電極の材料は、金属、合金、及び半導体から選択することができる。一実施形態において、導電率が高いこと、熱電変換膜を構成する本発明による熱電変換材料との接触抵抗が低いことから、金属及び合金が好ましい。具体例として、電極は、金、銀、銅、及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。電極は、銀を含むことがさらに好ましい。 The material of the electrodes can be selected from metals, alloys and semiconductors. In one embodiment, metals and alloys are preferable because of their high conductivity and low contact resistance with the thermoelectric conversion material of the present invention which constitutes the thermoelectric conversion film. As a specific example, the electrode preferably contains at least one selected from the group consisting of gold, silver, copper, and aluminum. More preferably, the electrode comprises silver.

電極は、真空蒸着法、電極材料箔や電極材料膜を有するフィルムの熱圧着、電極材料の微粒子を分散したペーストの塗布、などの方法によって形成することができる。プロセスが簡便な観点で、電極材料箔や電極材料膜を有するフィルムの熱圧着、電極材料を分散したペーストの塗布による方法が好ましい。 The electrode can be formed by a method such as vacuum deposition, thermocompression bonding of a film having an electrode material foil or an electrode material film, and application of a paste in which fine particles of the electrode material are dispersed. From the viewpoint of simple process, a method of thermocompression bonding of a film having an electrode material foil or a film having an electrode material film and applying a paste in which an electrode material is dispersed is preferable.

熱電変換素子の構造の具体例は、熱電変換膜と一対の電極との位置関係から、(1)本発明による熱電変換膜の両端に電極が形成されている構造、(2)本発明の熱電変換膜が2つの電極で挟持されている構造に大別される。
例えば、上記(1)の構造を有する熱電変換素子は、基材上に熱電変換膜を形成した後に、その両端にそれぞれ銀ペーストを塗布して第1及び第2の電極を形成することによって得ることができる。このように熱電変換膜の両端に電極が形成された熱電変換素子は、2つの電極間の距離を広くすることが容易である。そのため、2つの電極間で大きな温度差を発生させて、効率良く熱電変換を行うことが容易である。
Specific examples of the structure of the thermoelectric conversion element include (1) a structure in which electrodes are formed at both ends of the thermoelectric conversion film according to the present invention, and (2) the thermoelectric conversion film according to the present invention, based on the positional relationship between the thermoelectric conversion film and the pair of electrodes. It is roughly classified into a structure in which the conversion film is sandwiched by two electrodes.
For example, the thermoelectric conversion element having the above structure (1) is obtained by forming a thermoelectric conversion film on a base material and then applying silver paste to both ends thereof to form first and second electrodes. be able to. In such a thermoelectric conversion element in which electrodes are formed on both ends of the thermoelectric conversion film, it is easy to increase the distance between the two electrodes. Therefore, it is easy to generate a large temperature difference between the two electrodes and efficiently perform thermoelectric conversion.

上記(2)の構造を有する熱電変換素子は、例えば、基材上に銀ペーストを塗布して第1の電極を形成し、その上に本発明の熱電変換膜を形成し、さらにその上に銀ペーストを塗工して第2の電極を形成することによって得ることができる。このように2つの電極で本発明の熱電変換膜を挟持する熱電変換素子では、二つの電極間の距離を広くすることは難しい。そのため、2つの電極間に大きな温度差を発生させることは難しいが、熱電変換膜の膜厚を大きくすることによって、温度差を大きくすることが可能である。また、このような構造を有する熱電変換素子は、基材に対して垂直な方向の温度差を利用できることから、発熱体に貼り付ける形態での利用が可能である。そのため、熱源の広い面積の活用が容易となる点で好ましい。 In the thermoelectric conversion element having the structure of (2), for example, a silver paste is applied on a base material to form a first electrode, the thermoelectric conversion film of the present invention is formed on the first electrode, and the first electrode is further formed on the first electrode. It can be obtained by applying a silver paste to form the second electrode. As described above, in the thermoelectric conversion element in which the thermoelectric conversion film of the present invention is sandwiched by the two electrodes, it is difficult to widen the distance between the two electrodes. Therefore, it is difficult to generate a large temperature difference between the two electrodes, but it is possible to increase the temperature difference by increasing the film thickness of the thermoelectric conversion film. Further, since the thermoelectric conversion element having such a structure can utilize the temperature difference in the direction perpendicular to the base material, it can be used in the form of being attached to the heating element. Therefore, it is preferable in that it is easy to utilize a large area of the heat source.

熱電変換素子は、直列に接続することで高い電圧を発生させることが可能であり、並列に接続することで大きな電流を発生させることが可能である。また、熱電変換素子は、2つ以上の熱電変換素子を接続したものであってもよい。本発明によれば、熱電変換素子が優れた可撓性を有するため、平面ではない形状を有する熱源に対しても追随して良好に設置することが可能である。 The thermoelectric conversion elements can generate a high voltage when connected in series, and can generate a large current when connected in parallel. Further, the thermoelectric conversion element may be one in which two or more thermoelectric conversion elements are connected. According to the present invention, since the thermoelectric conversion element has excellent flexibility, it can be installed satisfactorily following a heat source having a non-planar shape.

一実施形態において、本発明の熱電変換素子を他の熱電材料から成る熱電変換素子と組み合わせることも有効である。例えば、無機熱電材料として、Bi−(Te、Se)系、Si−Ge系、Mg−Si系、Pb−Te系、GeTe−AgSbTe系、(Co、Ir、Ru)−Sb系、(Ca、Sr、Bi)Co系等を挙げることができ、具体的には、BiTe、PbTe、AgSbTe、GeTe、SbTe、NaCo、CaCoO、SrTiO、ZnO、SiGe、MgSi、FeSi、BaSi46、MnSi1.73、ZnSb、ZnSb、GeFeCoSb12、及びLaFeCoSb12などからなる群から選択される少なくとも1種を使用することができる。このとき、上記無機熱電材料に、不純物を加えて、極性(p型、n型)や導電率を制御して利用しても良い。その他、有機熱電材料として、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、フラーレン、及びそれらの誘導体からなる群から選択される少なく1種を使用することができる。これら材料から構成される他の熱電変化素子を組合せる場合、素子のフレキシブル性を損なわない範囲内で、他の熱電変換素子を作製することが好ましい。 In one embodiment, it is also effective to combine the thermoelectric conversion element of the present invention with a thermoelectric conversion element made of another thermoelectric material. For example, as the inorganic thermoelectric material, Bi-(Te, Se) system, Si-Ge system, Mg-Si system, Pb-Te system, GeTe-AgSbTe system, (Co, Ir, Ru)-Sb system, (Ca, sr, Bi) can be exemplified Co 2 O 5 system, etc., specifically, Bi 2 Te 3, PbTe, AgSbTe 2, GeTe, Sb 2 Te 3, NaCo 2 O 4, CaCoO 3, SrTiO 3, ZnO the use SiGe, Mg 2 Si, FeSi 2 , Ba 8 Si 46, MnSi 1.73, ZnSb, the Zn 4 Sb 3, GeFe 3 CoSb 12, which and at least one selected from the group consisting of a LaFe 3 CoSb 12 can do. At this time, an impurity may be added to the inorganic thermoelectric material to control the polarity (p-type, n-type) or the conductivity and to use. In addition, at least one selected from the group consisting of polythiophene, polyaniline, polyacetylene, fullerene, and derivatives thereof can be used as the organic thermoelectric material. When another thermoelectric conversion element composed of these materials is combined, it is preferable to produce another thermoelectric conversion element within a range that does not impair the flexibility of the element.

複数の熱電変換素子を接続する場合、1つの基材に集積した状態で接続して利用することもできる。このような実施形態において、本発明による熱電変換素子と、n型としての極性を示す熱電材料から成る熱電変換素子との組合せが好ましく、これらを直列に接続することがより好ましい。本実施形態によれば、熱電変換素子を緻密に集積することが容易となる。 When connecting a plurality of thermoelectric conversion elements, they can be used by connecting them in a state of being integrated on one base material. In such an embodiment, a combination of the thermoelectric conversion element according to the present invention and a thermoelectric conversion element made of a thermoelectric material exhibiting n-type polarity is preferable, and it is more preferable to connect these in series. According to this embodiment, it becomes easy to densely integrate the thermoelectric conversion elements.

以下、実験例により、本発明をより具体的に説明する。なお、例中、「部」とあるのは「質量部」を、「%」とあるのは「質量%」をそれぞれ意味するものとする。また、NMPはN−メチルピロリドンを示す。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to experimental examples. In the examples, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass". NMP means N-methylpyrrolidone.

<質量平均分子量(Mw)の測定方法>
Mwの測定は東ソー株式会社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)「HPC−8020」を用いた。GPCは溶剤(THF;テトラヒドロフラン)に溶解した物質をその分子サイズの差によって分離定量する液体クロマトグラフィーである。本発明における測定は、カラムに「LF−604」(昭和電工株式会社製:迅速分析用GPCカラム:6mmID×150mmサイズ)を直列に2本接続して用い、流量0.6ml/min、カラム温度40℃の条件で行い、質量平均分子量(Mw)の決定はポリスチレン換算で行った。
<Measurement method of mass average molecular weight (Mw)>
To measure Mw, GPC (gel permeation chromatography) “HPC-8020” manufactured by Tosoh Corporation was used. GPC is a liquid chromatography in which a substance dissolved in a solvent (THF; tetrahydrofuran) is separated and quantified by the difference in its molecular size. The measurement in the present invention was performed by connecting two "LF-604" (Showa Denko KK: GPC column for rapid analysis: 6 mm ID x 150 mm size) connected in series to the column, using a flow rate of 0.6 ml/min and a column temperature. The measurement was carried out under the condition of 40° C., and the mass average molecular weight (Mw) was determined in terms of polystyrene.

<化合物(B)の合成>
(合成例1:化合物(B4))
ニトロベンゼン20ml中に、3−アミノペリレン5.0g、3−ブロモ−9−フェニルカルバゾール15.2g、水酸化ナトリウム1.5g、及び酸化銅1.0gを加え、窒素雰囲気下、200℃にて50時間加熱撹拌した。放冷後、上記混合物を500mlの水で希釈し、トルエンで抽出した。抽出液を濃縮した後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、化合物(B4)7.3gを得た。
<Synthesis of Compound (B)>
(Synthesis Example 1: Compound (B4))
To 20 ml of nitrobenzene, 5.0 g of 3-aminoperylene, 15.2 g of 3-bromo-9-phenylcarbazole, 1.5 g of sodium hydroxide, and 1.0 g of copper oxide were added, and the mixture was heated to 200° C. under a nitrogen atmosphere at 50° C. The mixture was heated and stirred for an hour. After cooling, the mixture was diluted with 500 ml of water and extracted with toluene. The extract was concentrated and then purified by column chromatography using silica gel to obtain 7.3 g of compound (B4).

化合物(B4)
Compound (B4)

(合成例2:化合物(B30))
ニトロベンゼン20ml中に、3−アミノペリレン5.0g、4−ブロモビフェニル12.3g、水酸化ナトリウム1.5g、及び酸化銅1.0gを加え、窒素雰囲気下、200℃にて50時間加熱撹拌した。放冷後、上記混合物を500mlの水で希釈し、トルエンで抽出した。抽出液を濃縮した後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、化合物(B30)5.6gを得た。
(Synthesis Example 2: Compound (B30))
5.0 g of 3-aminoperylene, 12.3 g of 4-bromobiphenyl, 1.5 g of sodium hydroxide, and 1.0 g of copper oxide were added to 20 ml of nitrobenzene, and the mixture was heated and stirred at 200° C. for 50 hours under a nitrogen atmosphere. .. After cooling, the mixture was diluted with 500 ml of water and extracted with toluene. The extract was concentrated and then purified by column chromatography using silica gel to obtain 5.6 g of compound (B30).

化合物(B30)
Compound (B30)

(合成例3:化合物(B40))
ニトロベンゼン20ml中に、3,9−ジアミノペリレン5.0g、4−ブロモトルエン15.3g、水酸化ナトリウム3.0g、および酸化銅2.0gを加え、窒素雰囲気下、200℃にて50時間加熱撹拌した。放冷後、上記混合物を500mlの水で希釈し、トルエンで抽出した。抽出液を濃縮した後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、化合物(B40)6.1gを得た。
(Synthesis Example 3: Compound (B40))
5.0 g of 3,9-diaminoperylene, 15.3 g of 4-bromotoluene, 3.0 g of sodium hydroxide and 2.0 g of copper oxide were added to 20 ml of nitrobenzene, and heated at 200° C. for 50 hours under a nitrogen atmosphere. It was stirred. After cooling, the mixture was diluted with 500 ml of water and extracted with toluene. The extract was concentrated and then purified by column chromatography using silica gel to obtain 6.1 g of compound (B40).

化合物(B40)
Compound (B40)

(合成例4:化合物(B54))
ニトロベンゼン20ml中に、3−アミノペリレン5.0g、4−ブロモイソキノリン13.7g、水酸化ナトリウム1.5g、および酸化銅1.0gを加え、窒素雰囲気下、200℃にて50時間加熱撹拌した。放冷後、上記混合物を500mlの水で希釈し、トルエンで抽出した。抽出液を濃縮した後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、化合物(B54)4.3gを得た。
(Synthesis Example 4: Compound (B54))
5.0 g of 3-aminoperylene, 13.7 g of 4-bromoisoquinoline, 1.5 g of sodium hydroxide, and 1.0 g of copper oxide were added to 20 ml of nitrobenzene, and the mixture was heated and stirred at 200° C. for 50 hours under a nitrogen atmosphere. .. After cooling, the mixture was diluted with 500 ml of water and extracted with toluene. The extract was concentrated and then purified by column chromatography using silica gel to obtain 4.3 g of compound (B54).

化合物(B54)
Compound (B54)

(合成例5:化合物(B128))
コハク酸ジメチル18.5g、2−シアノチオフェン30g、水素化ナトリウム13.5gをアミルアルコール300gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄することにより、赤褐色固体17.67g得た。その後、得られた固体10g、1−ヨード−2−メチルプロパン26.1g、tert−ブトキシナトリウム10.3gをジメチルアセトアミド300gに溶解し、8時間還流させた。放冷後、上記混合物をメタノール1000mlに入れ、固体を析出させ、ろ集後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、化合物(B128)9.58gを得た。
(Synthesis Example 5: Compound (B128))
18.5 g of dimethyl succinate, 30 g of 2-cyanothiophene, and 13.5 g of sodium hydride were dissolved in 300 g of amyl alcohol and refluxed for 8 hours. After cooling, the precipitate was filtered and washed with acetic acid and methanol to obtain 17.67 g of a reddish brown solid. Thereafter, 10 g of the obtained solid, 26.1 g of 1-iodo-2-methylpropane and 10.3 g of sodium tert-butoxide were dissolved in 300 g of dimethylacetamide, and the mixture was refluxed for 8 hours. After cooling, the above mixture was put into 1000 ml of methanol to precipitate a solid, which was collected by filtration and purified by column chromatography using silica gel to obtain 9.58 g of compound (B128).

化合物(B128)
Compound (B128)

(合成例6:化合物(B166))
コハク酸ジメチル18.5g、2−シアノフラン28.5g、水素化ナトリウム13.5gをアミルアルコール300gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄して、化合物(B166)15.67g得た。
(Synthesis Example 6: Compound (B166))
Dimethyl succinate 18.5 g, 2-cyanofuran 28.5 g, and sodium hydride 13.5 g were dissolved in amyl alcohol 300 g, and the mixture was refluxed for 8 hours. After cooling, the precipitate was filtered and washed with acetic acid and methanol to obtain 15.67 g of compound (B166).

化合物(B166)
Compound (B166)

(合成例7:化合物(B187))
コハク酸ジイソプロピル20.2g、ジ(p−トリル)アミノベンゾニトリル59.6g、tert−ブトキシカリウム22.4gをtert−ペンチルアルコール150gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄することにより、赤色固体36.8g得た。この赤色固体34gをニトロベンゼン340gに懸濁させた後、p−トルエンスルホン酸エチル75g及び炭酸カリウム41.4gを添加した。200℃まで加熱昇温し、この温度において窒素雰囲気下に3時間攪拌を行った。その後室温まで冷却し、析出物をろ過した後メタノールで洗浄した。次に1700gの水中に懸濁させ、80〜90℃で30分間攪拌した後、ろ過、水洗、乾燥して化合物(B187)27.6gを得た。
(Synthesis Example 7: Compound (B187))
20.2 g of diisopropyl succinate, 59.6 g of di(p-tolyl)aminobenzonitrile, and 22.4 g of potassium tert-butoxide were dissolved in 150 g of tert-pentyl alcohol, and the mixture was refluxed for 8 hours. After cooling, the precipitate was filtered and washed with acetic acid and methanol to obtain 36.8 g of a red solid. After suspending 34 g of this red solid in 340 g of nitrobenzene, 75 g of ethyl p-toluenesulfonate and 41.4 g of potassium carbonate were added. The temperature was raised to 200° C., and the mixture was stirred at this temperature in a nitrogen atmosphere for 3 hours. Then, the mixture was cooled to room temperature, the precipitate was filtered and then washed with methanol. Next, it was suspended in 1700 g of water, stirred at 80 to 90° C. for 30 minutes, filtered, washed with water, and dried to obtain 27.6 g of compound (B187).

化合物(B187)
Compound (B187)

(合成例8:化合物(B192))
コハク酸ジメチル18.4g、4−トリフルオロメチルベンゾニトリル53.1g、ナ トリウムブトキシド25.3gをアミルアルコール200gに溶解し、8時間還流させた 。冷却した後、沈殿物をろ過し、酢酸、メタノールで洗浄して、化合物(B192)21.2g得た。
(Synthesis Example 8: Compound (B192))
18.4 g of dimethyl succinate, 53.1 g of 4-trifluoromethylbenzonitrile and 25.3 g of sodium butoxide were dissolved in 200 g of amyl alcohol and refluxed for 8 hours. After cooling, the precipitate was filtered and washed with acetic acid and methanol to obtain 21.2 g of compound (B192).

化合物(B192)
Compound (B192)

<側鎖に有機色素を導入したポリマーの合成>
(合成例9:色素導入ポリマー1)
特開2016−180095号公報の段落0219〜0229を参考にして、質量平均分子量(Mw)が約22,000の、下記構造で表される側鎖にフタロシアニン骨格導入したアクリルポリマーである色素導入ポリマー1を得た。
<Synthesis of polymer with organic dye introduced into side chain>
(Synthesis Example 9: Dye-introducing polymer 1)
With reference to paragraphs 0219 to 0229 of JP-A-2016-180095, a dye-introduced polymer which is an acrylic polymer having a mass average molecular weight (Mw) of about 22,000 and having a phthalocyanine skeleton introduced into a side chain represented by the following structure. Got 1.

色素導入ポリマー1
Dye-introducing polymer 1

<樹脂成分の合成>
(合成例10:バインダー樹脂1)
攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下装置、窒素導入管を備えた反応容器に、テレフタル酸とアジピン酸と3−メチル−1,5−ペンタンジオールとから得られるポリエステルポリオール((株)クラレ製「クラレポリオールP−2011」、Mn=2,011)455.5部、ジメチロールブタン酸16.5部、イソホロンジイソシアネート105.2部、トルエン140部を仕込み、窒素雰囲気下90℃3時間反応させ、これにトルエン360部を加えてイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、イソホロンジアミン19.9部、ジ−n−ブチルアミン0.63部、2−プロパノール294.5部、トルエン335.5部を混合したものに、得られたイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー溶液969.5部を添加し、50℃で3時間続いて70℃2時間反応後、100℃の真空乾燥を行い、質量平均分子量(Mw)=61,000の、ウレタンウレア樹脂であるバインダー樹脂1を得た。
<Synthesis of resin component>
(Synthesis example 10: Binder resin 1)
A polyester polyol (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) obtained from terephthalic acid, adipic acid, and 3-methyl-1,5-pentanediol in a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping device, and a nitrogen introduction tube. "Kuraray polyol P-2011", Mn=2,011) 455.5 parts, dimethylolbutanoic acid 16.5 parts, isophorone diisocyanate 105.2 parts, and toluene 140 parts were charged and reacted at 90°C for 3 hours under a nitrogen atmosphere. Then, 360 parts of toluene was added thereto to obtain a urethane prepolymer solution having an isocyanate group. Next, a mixture of 19.9 parts of isophorone diamine, 0.63 part of di-n-butylamine, 294.5 parts of 2-propanol, and 335.5 parts of toluene was added to the resulting urethane prepolymer solution having an isocyanate group. Binder resin 1 which is a urethane urea resin having a mass average molecular weight (Mw) of 61,000 after adding 969.5 parts and reacting at 50° C. for 3 hours and then at 70° C. for 2 hours, followed by vacuum drying at 100° C. Got

<分散剤(C)の合成>
(合成例11:分散剤9(酸性官能基を有する有機色素誘導体))
攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下装置、窒素導入管を備えた反応容器に、キナクリドン色素(C.Iピグメントバイオレット19)10部、98%硫酸50部を仕込み、80℃で8時間撹拌することで、下記構造で表される、酸性官能基を有するキナクリドン誘導体である分散剤9を得た。
<Synthesis of Dispersant (C)>
(Synthesis Example 11: Dispersant 9 (organic dye derivative having an acidic functional group))
A reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping device, and a nitrogen introducing tube was charged with 10 parts of quinacridone dye (CI Pigment Violet 19) and 50 parts of 98% sulfuric acid, and stirred at 80° C. for 8 hours. Thus, a dispersant 9 represented by the following structure, which is a quinacridone derivative having an acidic functional group, was obtained.


(合成例12:分散剤10(塩基性官能基を有する有機色素誘導体))
攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下装置、窒素導入管を備えた反応容器に、C.I.ソルベントイエロー33を10部、98%硫酸50部及び塩化チオニル15部を仕込み、70℃で6時間撹拌したのちに、N,N−ジメチルエチルジアミンを15部加えて、60℃で2時間撹拌することで、下記構造で表される、塩基性官能基を有するキノフタロン誘導体である分散剤10を得た。
(Synthesis Example 12: Dispersant 10 (organic dye derivative having a basic functional group))
A reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping device, and a nitrogen introducing tube was charged with 10 parts of CI Solvent Yellow 33, 50 parts of 98% sulfuric acid and 15 parts of thionyl chloride, and the mixture was heated to 70° C. for 6 hours. After stirring for an hour, 15 parts of N,N-dimethylethyldiamine is added, and the mixture is stirred at 60° C. for 2 hours to give Dispersant 10 represented by the following structure, which is a quinophthalone derivative having a basic functional group. Obtained.


<熱電変換材料の製造>
[実施例1]
(分散液1)
楠本化成社製単層カーボンナノチューブ「TUBALL」(SWCNT)0.4部、化合物(B4)0.4部、分散剤1(b2−12)0.4部、NMP78.8部をそれぞれ秤量して混合した。更にジルコニアビーズ(φ1.25mm)を140部加え、スキャンデックスで2時間振とう後、ろ過してジルコニアビーズを取り除き、熱電変換材料の分散液1を得た。
<Manufacture of thermoelectric conversion material>
[Example 1]
(Dispersion 1)
Kusumoto Kasei Co., Ltd. single-walled carbon nanotube "TUBALL" (SWCNT) 0.4 parts, compound (B4) 0.4 parts, dispersant 1 (b2-12) 0.4 parts, NMP 78.8 parts were weighed respectively. Mixed. Further, 140 parts of zirconia beads (φ1.25 mm) were added, and the mixture was shaken with Scandex for 2 hours, and then filtered to remove the zirconia beads to obtain a dispersion liquid 1 of thermoelectric conversion material.

[実施例2〜45]
(分散液2〜45)
構成成分及びその含有量を表29に示す内容に変更した以外は分散液1と同様にして、熱電変換材料の分散液2〜45を得た。
なお、表29に記載の分散剤としては、分散剤2はb2−8、分散剤3はb2−18、分散剤4はb2−26、分散剤5はb2−109、分散剤6はb2−118、分散剤7は日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE−41000、分散剤8は日油社製のマリアリムAKM−0531、分散剤9は合成例11記載の酸性官能基を有するキナクリドン誘導体、分散剤10は合成例12記載の塩基性官能基を有するキノフタロン誘導体を用いた。また「その他」記載のバインダー樹脂1は合成例10記載の合成化合物を用いた。
[Examples 2 to 45]
(Dispersions 2-45)
Dispersions 2 to 45 of thermoelectric conversion materials were obtained in the same manner as Dispersion 1, except that the constituent components and the contents thereof were changed to those shown in Table 29.
In addition, as the dispersant described in Table 29, the dispersant 2 is b2-8, the dispersant 3 is b2-18, the dispersant 4 is b2-26, the dispersant 5 is b2-109, and the dispersant 6 is b2-. 118, dispersant 7 is SOLSPERSE-41000 manufactured by Lubrizol Japan, dispersant 8 is Marialim AKM-0531 manufactured by NOF CORPORATION, dispersant 9 is a quinacridone derivative having an acidic functional group described in Synthesis Example 11, dispersant 10 Was the quinophthalone derivative having a basic functional group described in Synthesis Example 12. As the binder resin 1 described in “Others”, the synthetic compound described in Synthesis Example 10 was used.

[比較例1]
(分散液101)
分散液1の化合物(B4)を、色素導入ポリマー1に変更した以外は分散液1と同様にして、色素導入ポリマーを含む分散液101をそれぞれ得た。
[Comparative Example 1]
(Dispersion liquid 101)
Dispersion liquid 101 containing a dye-introduced polymer was obtained in the same manner as in dispersion liquid 1 except that the compound (B4) in dispersion liquid 1 was changed to dye-introduced polymer 1.

<熱電変換材料の評価>
得られた分散液1〜45、101を、シート状基材である厚さ75μmのPETフィルム上にアプリケータを用いて塗布した後、120℃で30分加熱乾燥して、PET基材上に、膜厚5μmの熱電変換膜を有する積層体を得た。
得られた熱電変換膜(以下、塗膜ともいう)を有する積層体について、以下のとおり導電性(導電率)、ゼーベック係数、パワーファクター(PF)及び塗工適性を評価した。結果を表29に示す。
<Evaluation of thermoelectric conversion material>
The resulting dispersions 1 to 45 and 101 were applied on a PET film having a thickness of 75 μm, which is a sheet-shaped base material, using an applicator, and then dried by heating at 120° C. for 30 minutes to form a PET base material. A laminate having a thermoelectric conversion film with a thickness of 5 μm was obtained.
With respect to the laminate having the obtained thermoelectric conversion film (hereinafter, also referred to as a coating film), the conductivity (conductivity), Seebeck coefficient, power factor (PF) and coating suitability were evaluated as follows. The results are shown in Table 29.

(導電率)
得られた積層体を2.5cm×5cmに切り取り、JIS−K7194に準じて、ロレスタGX MCP−T700(三菱化学アナリテック社製)を用いて4端子法で導電率を測定した。
(conductivity)
The obtained laminated body was cut into 2.5 cm×5 cm, and the electrical conductivity was measured by a four-terminal method using Loresta GX MCP-T700 (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.) according to JIS-K7194.

(ゼーベック係数)
得られた積層体を3mm×10mmに切り取り、アドバンス理工株式会社製のZEM−3LWを用いて、80℃におけるゼーベック係数(μW/K)を測定した。
(Seebeck coefficient)
The obtained laminated body was cut into 3 mm×10 mm, and the Seebeck coefficient (μW/K) at 80° C. was measured using ZEM-3LW manufactured by Advance Riko Co., Ltd.

(パワーファクター(PF))
得られた導電率及びゼーベック係数を用いて、80℃におけるPF(=S・σ)を算出し、以下の基準に従って評価した。PFが2.5μW/(mK)以上であれば、実用可能なレベルである。
◎:PFが20μW/(mK)以上である(非常に良好)
○:PFが10μW/(mK)以上、20μW/(mK)未満である(良好)
△:PFが2.5μW/(mK)以上、10μW/(mK)未満である(実用可能)
×:PFが2.5μW/(mK)未満である(実用不可)
(Power factor (PF))
PF (=S 2 ·σ) at 80° C. was calculated using the obtained conductivity and Seebeck coefficient, and evaluated according to the following criteria. If the PF is 2.5 μW/(mK 2 ) or more, it is at a practical level.
⊚: PF is 20 μW/(mK 2 ) or more (very good)
○: PF is 10μW / (mK 2) or more, less than 20μW / (mK 2) (good)
Δ: PF is 2.5 μW/(mK 2 ) or more and less than 10 μW/(mK 2 ) (practical)
X: PF is less than 2.5 μW/(mK 2 ) (not practical)

(塗工適性)
分散液の塗工適性は、グラインドゲージ(溝の深さ50μm)を用いて評価した。
◎:10μm以上の粗大粒子による筋引きや粗大粒子がない(非常に良好)
〇:10μm以上の粗大粒子による筋引きや粗大粒子はあるが、20μm以上の粗大粒子による筋引きや粗大粒子がない(良好)
△:20μm以上の粗大粒子による筋引きや粗大粒子はあるが、30μm以上の粗大粒子による筋引きや粗大粒子がない(使用可能)
×:30μm以上の粗大粒子による筋引きや粗大粒子がある(使用不可)
(Applicability)
The coating suitability of the dispersion was evaluated using a grind gauge (groove depth: 50 μm).
⊚: No scoring or coarse particles due to coarse particles of 10 μm or more (very good)
◯: There is scoring or coarse particles due to coarse particles of 10 μm or more, but no scoring or coarse particles due to coarse particles of 20 μm or more (good)
Δ: There is scoring or coarse particles due to coarse particles of 20 μm or more, but no scoring or coarse particles due to coarse particles of 30 μm or more (usable)
X: There is scoring due to coarse particles of 30 μm or more and coarse particles (cannot be used)

表29中の略語は以下のとおりである。
≪炭素材料(A)≫
SWCNT:楠本化成社製 単層カーボンナノチューブ「TUBALL」
MWCNT:Knano社製 多層カーボンナノチューブ「100P」
GNP:東京化成社製 グラフェンナノプレート レット
KB:ライオン社製 ケッチェンブラック EC−300J
CB:日本黒鉛工業社製 カーボンブラック CGC−50
≪化合物(B)≫
B4:合成例1で得た化合物
B30:合成例2で得た化合物
B40:合成例3で得た化合物
B54:合成例4で得た化合物
B128:合成例5で得た化合物
B166:合成例6で得た化合物
B187:合成例7で得た化合物
B192:合成例8で得た化合物
≪分散剤(C)≫
分散剤1:前述の化合物(b2−12)
分散剤2:前述の化合物(b2−8)
分散剤3:前述の化合物(b2−18)
分散剤4:前述の化合物(b2−26)
分散剤5:前述の化合物(b2−109)
分散剤6:前述の化合物(b2−118)
分散剤7:酸性樹脂型分散剤(日本ルーブリゾール社製 SOLSPERSE−41000)
分散剤8:塩基性樹脂型分散剤(日油社製 マリアリムAKM−0531)
分散剤9:合成例11で得た酸性官能基を有するキナクリドン誘導体
分散剤10:合成例12で得た塩基性官能基を有するキノフタロン誘導体
The abbreviations in Table 29 are as follows.
≪Carbon material (A)≫
SWCNT: Kusumoto Kasei's single-walled carbon nanotube "TUBALL"
MWCNT: Multi-walled carbon nanotube "100P" manufactured by Kano
GNP: Tokyo Kasei Graphene Nanoplate Let KB: Lion Ketjen Black EC-300J
CB: Carbon black CGC-50 manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.
<<Compound (B)>>
B4: Compound obtained in Synthesis Example 1 B30: Compound obtained in Synthesis Example 2 B40: Compound obtained in Synthesis Example 3 B54: Compound obtained in Synthesis Example 4 B128: Compound obtained in Synthesis Example 5 B166: Synthesis Example 6 Compound B187 obtained in 1.: Compound B192 obtained in Synthesis Example 7: Compound obtained in Synthesis Example 8 <<Dispersant (C)>>
Dispersant 1: the compound (b2-12) described above
Dispersant 2: the above compound (b2-8)
Dispersant 3: the above compound (b2-18)
Dispersant 4: the above compound (b2-26)
Dispersant 5: compound (b2-109) described above
Dispersant 6: the above compound (b2-118)
Dispersant 7: Acidic resin type dispersant (SOLSPERSE-41000 manufactured by Nippon Lubrizol Co., Ltd.)
Dispersant 8: Basic resin type dispersant (Marialim AKM-0531 manufactured by NOF CORPORATION)
Dispersant 9: Quinacridone derivative having acidic functional group obtained in Synthesis Example 11 Dispersant 10: Quinophthalone derivative having basic functional group obtained in Synthesis Example 12

表29の結果から、本発明の熱電変換材料は、導電率とゼーベック係数を両立し、高いパワーファクターを示した。さらに、本発明の熱電変換材料はいずれも、良好な塗工適性(塗膜状態)を示した。特に、実施例18においては、ゼーベック係数の高い化合物(B)の使用と分散性の高い分散剤(C)を少量使用することで、高いパワーファクターを示した。
これに対して、色素導入ポリマーを用いた比較例1は、ゼーベック係数を向上させるための色素ユニットの密度が低いため、ゼーベック係数の低下を招き、低いパワーファクターを示した。
From the results of Table 29, the thermoelectric conversion material of the present invention has both a high electrical conductivity and a Seebeck coefficient, and exhibits a high power factor. Furthermore, all the thermoelectric conversion materials of the present invention showed good coatability (coating state). Particularly, in Example 18, a high power factor was exhibited by using the compound (B) having a high Seebeck coefficient and a small amount of the dispersant (C) having a high dispersibility.
On the other hand, in Comparative Example 1 using the dye-introduced polymer, since the density of the dye unit for improving the Seebeck coefficient was low, the Seebeck coefficient was lowered and the power factor was low.

<熱電変換素子の製造>
[実施例46]
(熱電変換素子1)
50μmのPETフィルム上に、実施例1で調製した熱電変換材料の分散液1を塗布し、5mm×30mmの形状を有する熱電変換膜を、それぞれ10mm間隔に5つ作製した(図1の符号2を参照)。次いで、各熱電変換膜がそれぞれ直列に接続されるように、銀ペーストを用いて、5mm×33mmの形状を有する銀回路を4つ作製し(図1の符号3を参照)、熱電変換素子1を得た。上記銀ペーストとしては、トーヨーケム株式会社製のREXALPHA RA FS 074を使用した。
<Production of thermoelectric conversion element>
[Example 46]
(Thermoelectric conversion element 1)
The dispersion liquid 1 of the thermoelectric conversion material prepared in Example 1 was applied onto a PET film having a thickness of 50 μm, and five thermoelectric conversion films each having a shape of 5 mm×30 mm were formed at intervals of 10 mm (reference numeral 2 in FIG. 1). See). Next, four silver circuits having a shape of 5 mm×33 mm were prepared using silver paste so that the respective thermoelectric conversion films were connected in series (see reference numeral 3 in FIG. 1), and the thermoelectric conversion element 1 Got REXALPHA RA FS 074 manufactured by Toyochem Co., Ltd. was used as the silver paste.

[実施例47〜90]
(熱電変換素子2〜45)
熱電変換素子1で使用した熱電変換材料の分散液を表30に示す分散液に変更した以外は、熱電変換素子1と同様にして、熱電変換素子2〜45を得た。
[Examples 47 to 90]
(Thermoelectric conversion elements 2-45)
Thermoelectric conversion elements 2 to 45 were obtained in the same manner as the thermoelectric conversion element 1, except that the dispersion liquid of the thermoelectric conversion material used in the thermoelectric conversion element 1 was changed to the dispersion liquid shown in Table 30.

<熱電変換素子の評価>
得られた熱電変換素子について、以下のようにして起電力を評価した。結果を表30に示す。
<Evaluation of thermoelectric conversion element>
The electromotive force of the obtained thermoelectric conversion element was evaluated as follows. The results are shown in Table 30.

(起電力の測定)
各熱電変換素子について、熱電変換膜及び銀回路が内側になるように(図2に示すA−A’線に沿うように)折り曲げ、その状態のまま、100℃に加熱したホットプレート上に設置した。なお、折り曲げの程度は、図2のB−B’間の距離が10mmになるようにそれぞれ調整した。上記のように折り曲げたサンプルをホットプレート上に設置して10分後の塗膜間の起電力について電圧計を用いて測定した。測定は、室温下(20℃)で実施した。以下の基準に従い、測定値から熱電特性について評価した。
◎:起電力が1mV以上である(良好)
〇:起電力が500μV以上、1mV未満である(実用可能)
×:起電力が500μV未満である(不良)
(Measurement of electromotive force)
Each thermoelectric conversion element was bent so that the thermoelectric conversion film and the silver circuit were on the inner side (along the line AA′ shown in FIG. 2), and placed in that state on a hot plate heated to 100° C. did. The degree of bending was adjusted so that the distance between BB′ in FIG. 2 was 10 mm. The sample bent as described above was placed on a hot plate, and the electromotive force between the coating films after 10 minutes was measured using a voltmeter. The measurement was performed at room temperature (20° C.). The thermoelectric properties were evaluated from the measured values according to the following criteria.
⊚: Electromotive force is 1 mV or more (good)
◯: Electromotive force is 500 μV or more and less than 1 mV (practical)
×: electromotive force is less than 500 μV (defective)

表3の結果から、本発明の熱電変換素子は優れた熱電特性を有していた。以上のことから、本願発明の実施形態によれば、ゼーベック係数及び導電性に優れ、高いパワーファクターを示す、優れた熱電特性有する熱電変換材料を実現することができ、効率のよい熱電変換素子を実現できることが分かる。 From the results of Table 3, the thermoelectric conversion element of the present invention had excellent thermoelectric properties. From the above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to realize a thermoelectric conversion material that has excellent Seebeck coefficient and conductivity, exhibits a high power factor, and has excellent thermoelectric characteristics, and provides an efficient thermoelectric conversion element. I see that it can be realized.

本発明の実施形態である熱電変換材料は、導電性及びゼーベック係数を両立し熱電特性に優れ、さらに塗工適性が良好で均一な塗膜を形成可能であるため、上記材料を使用して、高性能の熱電変換素子を提供することができる。 The thermoelectric conversion material which is an embodiment of the present invention has excellent thermoelectric properties in which both conductivity and Seebeck coefficient are compatible, and further coating suitability is good, so that a uniform coating film can be formed. A high performance thermoelectric conversion element can be provided.

1:基材(ペットフィルム)、
2:熱電変換膜、
3:回路、
10:熱電変換素子の試験サンプル、
20:ホットプレート

1: Base material (pet film),
2: Thermoelectric conversion film,
3: Circuit,
10: Test sample of thermoelectric conversion element,
20: Hot plate

Claims (7)

炭素材料(A)、ペリレン骨格又はピロロピロール骨格を有する化合物(B)、及び分散剤(C)を含有する、熱電変換材料。 A thermoelectric conversion material containing a carbon material (A), a compound (B) having a perylene skeleton or a pyrrolopyrrole skeleton, and a dispersant (C). 前記分散剤(C)の分子量が、100以上1,000以下である、請求項1に記載の熱電変換材料。 The thermoelectric conversion material according to claim 1, wherein the dispersant (C) has a molecular weight of 100 or more and 1,000 or less. 前記化合物(B)の含有量が、前記炭素材料(A)の全量に対して5〜200質量%である、請求項1又は2に記載の熱電変換材料。 The thermoelectric conversion material according to claim 1 or 2, wherein the content of the compound (B) is 5 to 200 mass% with respect to the total amount of the carbon material (A). 前記分散剤(C)の含有量が、前記炭素材料(A)の全量に対して5〜200質量%である、請求項1〜3いずれか1項に記載の熱電変換材料。 Content of the said dispersing agent (C) is 5-200 mass% with respect to the total amount of the said carbon material (A), The thermoelectric conversion material in any one of Claims 1-3. 前記炭素材料(A)が、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック、グラフェンナノプレート及びグラフェンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜4いずれか1項に記載の熱電変換材料。 The thermoelectric conversion material according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbon material (A) contains at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, Ketjen black, graphene nanoplates, and graphene. 前記炭素材料(A)が、カーボンナノチューブを含む、請求項1〜5いずれか1項に記載の熱電変換材料。 The thermoelectric conversion material according to any one of claims 1 to 5, wherein the carbon material (A) contains carbon nanotubes. 請求項1〜6いずれか1項に記載の熱電変換材料からなる熱電変換膜と、電極とを有し、該熱電変換膜及び該電極が互いに電気的に接続されている熱電変換素子。

A thermoelectric conversion element comprising a thermoelectric conversion film made of the thermoelectric conversion material according to claim 1 and an electrode, wherein the thermoelectric conversion film and the electrode are electrically connected to each other.

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