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Ag2Te/Bi2Te3及其纳米复合热电材料的制备与性能研究

2020-12-15阅读(250)

Ag2Te/Bi2Te3及其纳米复合热电材料的制备与性能研究

论文摘要

在经济飞速发展,能源日益紧缺的今天,热电材料作为一种清洁、可再生的能源转换材料受到人们广泛的关注。然而如何提高其热电性能,使其应用到日常生活中成了热电材料发展的瓶颈。本文采用水热/溶剂热法制备出了低维Ag2Te纳米线和Bi2Te3纳米花球,并分别对两种前驱体进行表征和电学性能的测试,进而通过机械混合法和二次水热法对两种前驱体复合,制备出纳米复合热电材料。前驱体Ag2Te纯相,用SEM、TEM等表征手段显示Ag2Te为长度几十微米,直径在200-300 nm的纳米线。对其性能进行了测试分析,结果表明Ag2Te的电导率较文献报道有所提高,由于相转变的存在,Seebeck系数的正负发生了改变,说明在升温过程中Ag2Te由n型半导体变为了p型。探究了前驱体Bi2Te3的制备工艺,详细考察纯相Bi2Te3形貌的影响因素。其中溶剂的粘度、表面张力、饱和蒸汽压等都影响着晶体的形貌。粘度越大晶体成核均匀,生长速度慢,有利于晶体长成形貌均一的结构。配位剂可以选择性的吸附在晶面上从而影响了晶体生长的方向而产生不同的形貌。确定了制备花状结构Bi2Te3的最佳工艺,分析各种反应物在生长中的作用。通过分析提出了Bi2Te3花状结构的生长机理为溶解-重结晶机理和异向生长机理相结合。采用机械混合法和二次水热法分别制备了Ag2Te/Bi2Te3纳米复合材料。电学性能测试表明机械混合法和二次水热法合成的纳米复合材料可以提高材料的热电性能。二次水热法制备的Ag2Te/Bi2Te3纳米复合材料电导率有了显著的提升。最高可达到270 S·cm-1,这远远要高于前驱体的电导率。二次水热法制备出的纳米复合材料在电导率高于机械混合法制备的纳米材料。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题的研究目的与意义
  • 1.2 热电材料研究的历史发展
  • 1.3 常见热电材料的发展现状
  • 1.3.1 单相材料
  • 1.3.2 硫族化合物
  • 1.3.3 多晶纳米复合材料
  • 1.4 热电材料理论基础与工作原理
  • 1.4.1 热电三大效应
  • 1.4.2 热电材料发电和制冷工作原理
  • 1.5 提高材料热电性能的途径
  • 1.5.1 降低晶格的热导率
  • 1.5.2 热电材料低维化
  • 1.6 课题研究的主要内容
  • 第2章 实验材料及测试方法
  • 2.1 实验材料及仪器设备
  • 2.1.1 主要化学试剂
  • 2.1.2 主要实验仪器
  • 2.2 实验方法
  • 2.3 样品的表征方法
  • 2.3.1 X 射线衍射（XRD）分析
  • 2.3.2 热失重-差热分析（TG-DTA）
  • 2.3.3 元素分析（EDAX）
  • 2.3.4 扫描电镜（SEM）分析
  • 2.3.5 电导率和Seebeck 系数测试
  • 2Te 和Bi2Te3 纳米热电材料制备及性能研究'>第3章 前驱体Ag2Te 和Bi2Te3纳米热电材料制备及性能研究
  • 3.1 引言
  • 2Te 纳米线材料的制备及其热电性能研究'>3.2 前驱体Ag2Te 纳米线材料的制备及其热电性能研究
  • 2Te 纳米材料的制备工艺'>3.2.1 前驱体Ag2Te 纳米材料的制备工艺
  • 3.2.2 物相形貌表征
  • 2Te 纳米线材料的热电性能研究'>3.2.3 前驱体Ag2Te 纳米线材料的热电性能研究
  • 2Te3 纳米花球材料的制备及其热电性能研究'>3.3 前驱体Bi2Te3纳米花球材料的制备及其热电性能研究
  • 2Te3 前驱体合成工艺的研究'>3.3.1 Bi2Te3前驱体合成工艺的研究
  • 2Te3 及表征'>3.3.2 最佳工艺制备花状Bi2Te3及表征
  • 3.3.3 生长机理的简要分析
  • 2Te3 的热电性能'>3.3.4 前驱体Bi2Te3的热电性能
  • 3.4 本章小结
  • 2Te/Bi2Te3 纳米复合材料的制备及性能研究'>第4章 Ag2Te/Bi2Te3纳米复合材料的制备及性能研究
  • 4.1 引言
  • 2Te/Bi2Te3 纳米复合材料的制备及性能研究'>4.2 机械混合法Ag2Te/Bi2Te3纳米复合材料的制备及性能研究
  • 2Te/Bi2Te3 复合材料制备'>4.2.1 机械混合法Ag2Te/Bi2Te3复合材料制备
  • 2Te/Bi2Te3 复合材料的热电性能'>4.2.2 机械混合法制备Ag2Te/Bi2Te3复合材料的热电性能
  • 2Te/Bi2Te3 纳米复合材料制备及性能研究'>4.3 二次水热法Ag2Te/Bi2Te3纳米复合材料制备及性能研究
  • 2Te 加入Bi 源二次水热制备Ag2Te/Bi2Te3'>4.3.1 前驱体Ag2Te 加入Bi 源二次水热制备Ag2Te/Bi2Te3
  • 2Te/Bi2Te3 物相及形貌分析'>4.3.2 二次水热制备Ag2Te/Bi2Te3物相及形貌分析
  • 2Te/Bi2Te3 的电导率'>4.3.3 二次水热制备Ag2Te/Bi2Te3的电导率
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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