水熱法制備硫化鉛基熱電材料及其性能研究.pdf

1、在環(huán)境、能源危機(jī)日益嚴(yán)峻的今天，研發(fā)綠色環(huán)保的新型能源材料受到了世界各國(guó)的廣泛重視。熱電材料作為一種可以直接將熱能轉(zhuǎn)換成電能的材料，在太陽能、地?zé)帷⒐I(yè)余熱發(fā)電等能源領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)其具有無污染、高效等特點(diǎn)，因此受到廣大科研工作者的密切關(guān)注。本文以PbS為研究對(duì)象，采用水熱法制備PbS粉末，然后通過放電等離子燒結(jié)(SPS)和冷壓兩種不同的成型工藝制備PbS塊體，并對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)和熱電性能進(jìn)行了表征。研究的主要內(nèi)容如下：

2、>　　(1)采用水熱法制備了PbS粉末，通過改變水熱合成的溫度、添加表面活性劑，研究了合成工藝參數(shù)對(duì)得到的PbS粉末形貌的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在不添加表面活性劑的情況下，合成的PbS晶粒具有樹枝狀的結(jié)構(gòu)，并且隨著合成溫度的增加，其平均晶粒尺寸減小。當(dāng)添加表面活性劑后，PbS的晶粒尺寸進(jìn)一步減小，并且形貌發(fā)生改變。
　　(2)采用水熱法分別在150℃和180℃下制備了PbS粉末，然后分別通過冷壓和放電等離子燒結(jié)(SPS)兩種工藝制備P

3、bS塊體材料，用掃描電子顯微鏡(SEM）表征燒結(jié)前后樣品的微觀形貌，發(fā)現(xiàn)冷壓處理的樣品有明顯的裂紋。樣品的熱電性能測(cè)試結(jié)果顯示，SPS和冷壓處理樣品的ZT都隨溫度的升高而增大，在測(cè)試的最高溫度達(dá)到了最大的ZT值，分別為0.29和0.16。
　　(3)采用水熱法制備了Bi2S3摻雜的PbS粉末，然后通過放電等離子燒結(jié)(SPS)制備塊體樣品，較為系統(tǒng)的研究了Bi2S3的摻雜量對(duì)PbS熱電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，適量的摻雜Bi2S3后

4、所有樣品的熱導(dǎo)率有明顯的降低，同時(shí)電導(dǎo)率顯著的增加，ZT值隨溫度的升高而增加。當(dāng)Bi2S3的摻雜量為1％時(shí)，樣品的最大ZT值從0.29提高到0.55。
　　(4)采用水熱法制備了Bi2S3和Cu2S雙摻的PbS粉末，然后通過放電等離子燒結(jié)(SPS)制備PbS塊體材料。結(jié)果證明，我們成功地將Bi2S3和Cu2S摻雜進(jìn)PbS粉末；并且摻雜Cu2S對(duì)晶粒的形貌和尺寸影響較??；當(dāng)同時(shí)摻雜1%的Bi2S3和1%的Cu2S時(shí)，樣品的功率因子和