碲纳米线柔性薄膜的制备及其热电性能

发布时间：2021-10-23 17:24

　　柔性热电器件能够直接将人体热量转化为电能,因而受到广泛的关注。本研究采用水热法合成了碲纳米线,探究了水热温度和反应溶液的还原性强弱（添加抗坏血酸与否）对碲纳米线形貌及热电性能的影响。与强还原性反应液（添加抗坏血酸）中制备的碲纳米线相比,弱还原性反应液（未添加抗坏血酸）中制备的碲纳米线具有较高的长径比,最高可达200,其组装的薄膜具有更高的电导率,达到26S·m^–1。进一步研究了成膜工艺对碲纳米线薄膜热电性能的影响,发现湿压法可提升薄膜的微观致密度,使薄膜中碲纳米线之间的微观连接更为紧密,从而改善了薄膜的载流子迁移率和载流子浓度,使薄膜的电导率提升了18.3倍,达到476 S·m^–1,塞贝克系数为282.9μV·K^–1,功率因子达到38μW·m^–1·K^–2。 

【文章来源】：无机材料学报. 2020,35(09)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

碲纳米线的制备及其柔性薄膜组装流程示意图

为了确定合成条件对碲纳米线热电性能的影响,对不同碲纳米线组装的薄膜进行热电性能测试,结果如图5所示。从图5(a)中可以看出,碲纳米线薄膜的塞贝克系数与反应温度、还原剂抗坏血酸相关性不大。图5(b)是不同反应条件下制备的碲纳米线所组装的薄膜的电导率,可以看出还原剂抗坏血酸对薄膜的电导率影响较大,反应溶液中未添加还原剂所制备的薄膜具有较高的电导率。对比不同温度下制备的碲纳米薄膜,可以看出在160℃未添加抗坏血酸制备的薄膜具有最高的电导率,达到26 S·m–1。不同条件下制备的碲纳米线组装的薄膜的功率因子如图5(c)所示,TN160薄膜具有较高的功率因子,热电性能最优。为了探究TN160薄膜具有较高电导率的原因,分别对ATN160、TN160薄膜进行FESEM表征(图5(d,g))和电阻测试(图5(e,f))。TN160薄膜中碲纳米线之间的连接较为紧密,且纳米线更长,这些特征都有利于载流子传输。在TN160薄膜表面测得的电阻显著低于ATN160薄膜,与电导率测试的结论相符。图3 TN160薄膜的XRD图谱

图4 TN160的(a)低倍、(b)高倍TEM照片和(c)傅里叶变换图图6 (a,e)未湿压处理以及在(b,f)10、(c,g)20、(d,h)30 MPa湿压处理的TN160薄膜(1 cm×2 cm)的(a～d)电阻测试数码照片和(e～h)薄膜表面FESEM照片;(i,j)未湿压处理和在(k,l)30 MPa湿压处理的TN160薄膜的(i,k)断面和(j,l)局部放大FESEM照片

【参考文献】：
期刊论文
[1]脉冲激光沉积中高能量密度激光密度对Cu2Se热电薄膜成分与性能的影响（英文）[J]. 吕艳红,陈吉堃,D?BELI Max,李宇龙,史迅,陈立东.  无机材料学报. 2015(10)
[2]炭/炭复合材料微观结构对热电性能的影响[J]. 胡钢,曾燮榕,马俊,邹继兆,彭彪林.  无机材料学报. 2015(04)



本文编号：3453589