V-VI主族化合物纳米热电材料制备及性能研究

论文摘要

热电材料又名温差电池材料,可以实现热能和电能的直接转换,是一种应用于温差发电和热电制冷的新型功能材料。Ⅴ-Ⅵ主族化合物特别是以Bi2Te3为代表的热电材料,是研究较早、发展较成熟的热电材料,是室温区性能最好和应用最广泛的热电材料,具有较高的研究价值。本论文采用水热/溶剂热法制备出了Ⅴ-Ⅵ主族化合物纳米热电材料,采用FESEM、TEM、XRD、EDS、TG-DSC、FTIR等分析测试手段对样品进行了系统的表征。本文还通过改变不同的反应条件,如还原剂的种类和浓度、反应时间等,考察了不同条件对产物形貌的影响,初步探讨了纳米颗粒的生成机理。结果表明这些材料结构新颖,如鱼骨状Bi2Te3、花状Bi2Te3等,而且这些纳米粒子的大小均一、形貌规则,尺寸大约在几十微米左右。此外,本论文还利用热电学仪器对样品进行了热电学性能分析,测量了材料的Seeback系数、电导率和功率因子等,得到的这些材料在室温区具有良好的热电学性质。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 热电学的基本理论及应用
• 1.2.1 基本理论
• 1.2.2 热电器件的工作原理
• 1.2.3 热电器件的应用
• 1.3 纳米材料简介
• 1.4 热电材料的进展
• 1.4.1 新型热电材料
• 1.4.2 Ⅴ-Ⅵ主族热电材料简介
• 1.4.3 Ⅴ-Ⅵ主族热电材料的现状
• 1.5 材料的热电优值及其优化
• 1.5.1 热电优值
• 1.5.2 提高热电性能的方法
• 1.6 本课题的研究意义和研究内容
• 第二章 实验的试剂、仪器及表征方法
• 2.1 主要的实验试剂
• 2.2 主要实验仪器与设备
• 2.3 表征方法
• 2.3.1 场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）分析
• 2.3.2 透射电子显微镜（TEM）分析
• 2.3.3 X射线粉末衍射（XRD）分析
• 2.3.4 差热-热重分析
• 2.3.5 红外光谱分析
• 2.3.6 热电性能测试仪器
• 2Te₃纳米热电材料及热电性能表征'>第三章 水热法合成鱼骨状Bi₂Te₃纳米热电材料及热电性能表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验流程
• 2Te₃纳米热电材料的合成'>3.1.2 鱼骨状Bi₂Te₃纳米热电材料的合成
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 XRD分析
• 3.2.2 EDS分析
• 3.2.3 FE-SEM分析
• 3.2.4 TEM分析
• 3.2.5 傅立叶红外光谱分析（FTIR）
• 3.2.6 TG-DSC分析
• 3.2.7 不同蔗糖的量对样品形貌的影响
• 3.2.8 生长机理的讨论
• 3.3 材料的热电性能表征
• 3.3.1 电阻率
• 3.3.2 Seebeck系数
• 3.3.3 功率因子
• 3.3.4 热扩散系数
• 3.4 本章小结
• 2Te₃纳米热电材料及热电性能表征'>第四章 溶剂热法合成花状Bi₂Te₃纳米热电材料及热电性能表征
• 4.1 实验过程
• 4.1.1 实验流程
• 2Te₃纳米热电材料的合成'>4.1.2 花状Bi₂Te₃纳米热电材料的合成
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 XRD分析
• 4.2.2 EDS分析
• 4.2.3 SEM扫描分析
• 4.2.4 TEM透射分析
• 4.2.5 FTIR红外分析
• 4.2.6 不同溶剂对样品形貌的影响
• 4.2.7 不同抗坏血酸的量对样品形貌的影响
• 4.3 样品的热电性能表征
• 4.3.1 电阻率
• 4.3.2 Seebeck系数
• 4.3.3 功率因子
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献