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V-VI主族化合物纳米热电材料制备及性能研究

作　者: 韩维强
导　师: 李文斐
学　校: 长春理工大学
专　业: 无机化学
关键词: 热电材料 水热/溶剂热法 Bi2Te3 热电性能
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-9
第一章 绪论  9-26
  1.1 引言  9
  1.2 热电学的基本理论及应用  9-16
    1.2.1 基本理论  9-12
    1.2.2 热电器件的工作原理  12-13
    1.2.3 热电器件的应用  13-16
  1.3 纳米材料简介  16-17
  1.4 热电材料的进展  17-23
    1.4.1 新型热电材料  17-19
    1.4.2 Ⅴ-Ⅵ主族热电材料简介  19-20
    1.4.3 Ⅴ-Ⅵ主族热电材料的现状  20-23
  1.5 材料的热电优值及其优化  23-24
    1.5.1 热电优值  23
    1.5.2 提高热电性能的方法  23-24
  1.6 本课题的研究意义和研究内容  24-26
第二章 实验的试剂、仪器及表征方法  26-28
  2.1 主要的实验试剂  26
  2.2 主要实验仪器与设备  26
  2.3 表征方法  26-28
    2.3.1 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析  26
    2.3.2 透射电子显微镜(TEM)分析  26-27
    2.3.3 X射线粉末衍射(XRD)分析  27
    2.3.4 差热-热重分析  27
    2.3.5 红外光谱分析  27
    2.3.6 热电性能测试仪器  27-28
第三章 水热法合成鱼骨状Bi_2Te_3纳米热电材料及热电性能表征  28-41
  3.1 实验部分  29
    3.1.1 实验流程  29
    3.1.2 鱼骨状Bi_2Te_3纳米热电材料的合成  29
  3.2 结果与讨论  29-36
    3.2.1 XRD分析  29-30
    3.2.2 EDS分析  30-31
    3.2.3 FE-SEM分析  31
    3.2.4 TEM分析  31-32
    3.2.5 傅立叶红外光谱分析(FTIR)  32-33
    3.2.6 TG-DSC分析  33-34
    3.2.7 不同蔗糖的量对样品形貌的影响  34-35
    3.2.8 生长机理的讨论  35-36
  3.3 材料的热电性能表征  36-39
    3.3.1 电阻率  37
    3.3.2 Seebeck系数  37-38
    3.3.3 功率因子  38-39
    3.3.4 热扩散系数  39
  3.4 本章小结  39-41
第四章 溶剂热法合成花状Bi_2Te_3纳米热电材料及热电性能表征  41-51
  4.1 实验过程  41-42
    4.1.1 实验流程  41
    4.1.2 花状Bi_2Te_3纳米热电材料的合成  41-42
  4.2 结果与讨论  42-48
    4.2.1 XRD分析  42
    4.2.2 EDS分析  42-43
    4.2.3 SEM扫描分析  43-44
    4.2.4 TEM透射分析  44
    4.2.5 FTIR红外分析  44-45
    4.2.6 不同溶剂对样品形貌的影响  45-46
    4.2.7 不同抗坏血酸的量对样品形貌的影响  46-48
  4.3 样品的热电性能表征  48-50
    4.3.1 电阻率  48
    4.3.2 Seebeck系数  48-49
    4.3.3 功率因子  49-50
  4.4 本章小结  50-51
结论  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-58

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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