低維納米銀復(fù)合Bi2Te3基熱電材料及其性能研究.pdf

1、熱電材料是一種能實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接轉(zhuǎn)化的新型功能材料，在熱電制冷和溫差發(fā)電領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。目前室溫下性能最好的熱電材料是Bi2Te3基熱電材料，關(guān)于如何降低制備成本并進(jìn)一步提高Bi2Te3熱電性能的研究仍然非常活躍。盡管低維化熱電材料在綜合性能的提高上取得一些進(jìn)展，但從應(yīng)用的角度考慮，制備塊體熱電材料更具實(shí)際效用。低維納米復(fù)合熱電材料具有降低晶格熱導(dǎo)率，并同時提高功率因子的雙重效果，將成為未來熱電材料發(fā)展的主要研究方向。
　

2、　本文將低維銀納米線(AgNWs)、銀納米顆粒(AgNPs)引入到三維Bi2Te3基體中，構(gòu)筑一種新型的低維納米復(fù)合熱電材料。通過低維納米相的添加，來降低Bi2Te3的晶格熱導(dǎo)率，同時調(diào)節(jié)載流子遷移率，使得Seebeck系數(shù)變大，功率因子得以提高，最終得到具有更高ZT值的Bi2Te3基熱電復(fù)合材料。本論文首先采用多元醇法和水熱合成法先后制得低維AgNWs、AgNPs和Bi2Te3納米粉體。然后依次將AgNWs、AgNPs分別與Bi2Te

3、3納米粉體超聲復(fù)合。最終采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)獲得致密的塊體復(fù)合材料。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用多元醇法和水熱法分別制備了AgNWs、AgNPs和Bi2Te3納米粉體。采用XRD、SEM、TEM等分析測試技術(shù)研究了所制備納米材料的形貌和顯微結(jié)構(gòu)。AgNWs的直徑為50nm，長度為50μm，長徑比達(dá)到1000;AgNPs的粒徑為50nm左右，多為球形或立方形;Bi2Te3納米粉體的顆粒尺寸在50nm左右，多為球形或片狀。

4、r>　　(2)采用超聲復(fù)合法將不同比例的AgNWs與Bi2Te3復(fù)合，得到復(fù)合納米粉體，采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備AgNWs/Bi2Te3復(fù)合塊體。研究不同AgNWs含量下復(fù)合材料的物相形貌、微結(jié)構(gòu)及晶粒尺寸，并測試電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)、熱導(dǎo)率和霍爾系數(shù)，研究材料的熱電性能。超聲復(fù)合使得AgNWs均勻地分散在Bi2Te3基體中;在燒結(jié)過程中，AgNWs在一定程度上抑制了Bi2Te3晶粒的生長，并與Bi2Te3基體形成許多新的界面。

5、當(dāng)AgNWs的添加量為1.5vol％時，復(fù)合塊體的最大ZT值在475K達(dá)到0.71，相比不含AgNWs的單相Bi2Te3塊體的最大ZT值提高了343％。
　　(3)采用超聲復(fù)合法將不同比例的AgNPs與Bi2Te3復(fù)合，得到復(fù)合納米粉體，采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備AgNPs/Bi2Te3復(fù)合塊體。研究不同AgNPs含量對復(fù)合材料的影響，主要包括物相形貌、顯微結(jié)構(gòu)及尺寸、電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)、熱導(dǎo)率和霍爾系數(shù)。超聲復(fù)合使得Ag