Sn(Te,Se)基材料的化学法合成及其热电性能研究

发布时间：2024-02-18 05:28

　　热电材料是一种能直接将热能转化为电能的半导体功能材料,对于解决目前环境污染严重及能源危机具有重要的意义。Sn(Te,Se)基化合物是一类Ⅳ-Ⅵ族无铅半导体,被认为是一种绿色环保的热电材料,具有广泛的应用前景。本文采用化学合成、还原退火及放电等离子烧结(SPS)的工艺制备了SnTe、SnSe和n型Bi掺杂Sn1-xBixSe,分别研究其物相组成、微观形貌、基本物性及热电性能。取得以下主要成果:设计了不同化学合成方法制备SnTe材料,确定以SnCl2和Te粉为原料,NaBH4为还原剂,NaOH为p H调节剂,乙二胺为稳定剂的湿化学法,所制得的SnTe粉末物相最纯,但是团聚严重。通过退火及SPS,能够有效提高块体的热电性能,室温时最大电导率达到⁶.2′105 S m-1,873 K时最大功率因子¹.6μW cm-1 K-2,最低热导率¹.8 W m-1 K-1,最大ZT值在873 K时达到⁰.75,相比于传统熔炼法提高近一倍。探究了不同稳定剂对SnSe合成的影响,确定以乙二胺和柠檬酸作为稳定剂,均可获得单...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 热电效应及其应用
        1.2.1 Seebeck效应
        1.2.2 Peltier效应
        1.2.3 Thomson效应
    1.3 几种典型的热电材料
    1.4 Sn(Te,Se)基热电材料的研究进展
        1.4.1 Sn(Te,Se)基材料研究现状
        1.4.2 Sn(Te,Se)基材料主要优化手段
        1.4.3 Sn(Te,Se)基材料纳米合成进展
    1.5 本文的研究内容和创新点
第2章 实验方法
    2.1 实验材料及设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器及设备
    2.2 样品制备及流程
    2.3 材料物相结构和微观形貌分析
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 扫描电镜与能谱分析
        2.3.3 透射电镜分析
    2.4 基本物性分析
        2.4.1 X射线光电子能谱
        2.4.2 紫外-可见-近红外光光谱测试
        2.4.3 霍尔测试
        2.4.4 同步热分析测试
    2.5 材料的热电性能测试
        2.5.1 热导率
        2.5.2 电导率
        2.5.3 Seebeck系数
        2.5.4 热电优值
第3章 化学法合成SnTe基材料热电性能研究
    3.1 引言
    3.2 SnTe粉末及块体制备方法
        3.2.1 混合有机溶剂法
        3.2.2 低温湿化学法
        3.2.3 乙二胺还原法
    3.3 合成机理分析
    3.4 材料热电性能分析
    3.5 本章小结
第4章 化学法合成SnSe材料热电性能研究
    4.1 引言
    4.2 稳定剂对SnSe粉末及块体制备的影响
        4.2.1 乙二胺对SnSe材料制备的影响
        4.2.2 柠檬酸对SnSe材料制备的影响
    4.3 合成机理分析
    4.4 材料热电性能分析
        4.4.1 稳定剂对SnSe材料热电性能的影响
        4.4.2 反应时间对SnSe材料热电性能的影响
    4.5 本章小结
第5章 化学法合成n型Bi掺杂SnSe基材料热电性能研究
    5.1 引言
    5.2 稳定剂对Bi掺杂SnSe粉末及块体合成方法
        5.2.1 乙二胺对n型Sn_1-xBi_xSe材料制备的影响
        5.2.2 柠檬酸对n型Sn_1-xBi_xSe材料制备的影响
    5.3 基本物性分析
        5.3.1 X射线光电子能谱
        5.3.2 紫外-可见-近红外光光谱测试
        5.3.3 霍尔测试
        5.3.4 同步热分析测试
    5.4 合成机理分析
    5.5 材料热电性能分析
        5.5.1 稳定剂对Bi掺杂SnSe基材料热电性能的影响
        5.5.2 掺杂源对Bi掺杂SnSe基材料热电性能的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢



本文编号：3901982