氧化物材料ZnO和BiCuSeO的制备及热电性能研究

发布时间：2021-05-10 22:31

　　当今社会快速发展的同时,人们对能源的需求量也越来越庞大。然而,作为日常和工业所需的主要供给能源—传统化石能源却在日益减少。这一日渐激烈的矛盾促使人们不断加快对新能源及相应技术的研究。热电材料凭借着能够实现电能和热能之间的直接转换这一独特性能成为近些年研究的热点。经过多年的不断发展,热电材料的种类已经非常丰富。特别是氧化物热电材料由于具有无毒无污染、高温稳定性好和环境友好的特点在近些年被广泛研究。但是作为热电材料,氧化物大多具有某些显著的缺点,例如低的电导率,高的热导率。因此,寻找和探索出提高氧化物热电转换效率的方法可以促进热电材料的大范围广泛应用。ZnO能够在高温环境中保持很好的稳定性,同时,ZnO材料具有较好的电学性能,比如高的Seebeck系数和掺杂后较低的电阻率。然而,ZnO自身的高热导率成为限制其热电性能提高的障碍。为了提高ZnO的热电性能,本论文以Al、Bi和Sn作为掺杂源,通过固相反应法结合放电等离子体烧结系统制备了ZnO块体材料。试验研究发现,由于Bi元素在基体中溶解度的限制,在ZnO中导致Bi₂O₃杂相的生成。析出的高电阻Bi... 

【文章来源】：河南大学河南省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 热电材料的三种效应
        1.1.1 Seebeck效应
        1.1.2 Peltier效应
        1.1.3 Thomson效应
    1.2 热电性能的主要参数
        1.2.1 电导率
        1.2.2 Seebeck系数
        1.2.3 热导率
    1.3 氧化物基热电材料
        1.3.1 氧化锌(ZnO)基热电材料
        1.3.2 BiCuSeO基热电材料
    参考文献
第2章 实验和理论计算方法
    2.1 实验原料及仪器
    2.2 试样制备流程
    2.3 试样组织结构及性能表征
第3章 ZnO热电材料的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 Al、Bi和Sn掺杂对ZnO热电性能的影响研究
        3.2.1 样品制备
        3.2.2 Al、Bi和Sn掺杂对ZnO物相和形貌的影响
        3.2.3 Al、Bi和Sn掺杂对ZnO电学性能的影响
        3.2.4 Al、Bi和Sn掺杂对ZnO电子结构的影响
        3.2.5 Al、Bi和Sn掺杂对ZnO热输运的影响
        3.2.6 Al、Bi和Sn掺杂对ZnO热电优值ZT的影响
    参考文献
第4章 BiCuSeO热电材料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 BiCuSeO基体的制备
        4.2.1 固相反应条件的探索
        4.2.2 球磨转速的影响
        4.2.3 SPS烧结温控曲线的影响
        4.2.4 纯相BiCuSeO的热电性能
    4.3 BiFeO_3复合BiCuSeO的热电性能研究
        4.3.1 BiFeO_3复合BiCuSeO样品制备
        4.3.2 BiFeO_3样品制备
        4.3.3 BiFeO_3复合对BiCuSeO电输运的影响
        4.3.4 BiFeO_3复合对BiCuSeO热学性能的影响
        4.3.5 BiFeO_3复合对BiCuSeO热电优值ZT的影响
    4.4 In掺杂BiCuSeO热电性能的研究
        4.4.1 样品制备
        4.4.2 In掺杂对BiCuSeO成分及其形貌的影响
        4.4.3 In掺杂对BiCuSeO电输运的影响
        4.4.4 In掺杂对BiCuSeO功率因子PF的影响
        4.4.5 In掺杂对BiCuSeO热学性能的影响
        4.4.6 In掺杂对BiCuSeO热电优值ZT的影响
    4.5 FeO掺杂对BiCuSeO热电性能的影响
        4.5.1 FeO的制备
        4.5.2 FeO掺杂BiCuSeO样品制备
        4.5.3 FeO掺杂对BiCuSeO热电性能的影响
    参考文献
第5章 结论
    5.1 Al、Bi和Sn掺杂对ZnO热电性能的影响
    5.2 BiFeO_3、In和FeO对BiCuSeO热电性能的影响
致谢
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本文编号：3180175