Bi 2 Te 3 及Bi 2 Te 3 /碳纳米管的化学法制备和热电性能研究
发布时间：2023-12-29 18:17
Bi2Te3块体纳米热电材料具有高热电优值,且合成工艺简单、适用于大规模商业生产,代表着新一代的热电材料发展方向。化学法制备Bi2Te3纳米颗粒有以下优势：纳米颗粒的形貌可调控,增加了寻求高性能热电材料的可能性；颗粒粒径越小,则塞贝克系数、热导率、电导率量子化的可能性越高；另外,纳米热电颗粒在块体材料中引入大量的晶界,它对长波声子的散射促使热导率进一步降低。但是化学法制备Bi2Te3的主要问题在于在同一实验参数下制备的产物颗粒形貌不统一,尺寸不均一,这将影响后期块体材料中晶界的物理化学性质,从而使热电性能变得不稳定。 本文使用水热法、微波多元醇法制备Bi2Te3纳米颗粒,并首次开发了两种不同的合成Bi2Te3/MWNT(多壁碳纳米管)纳米复合热电材料的工艺路线。探讨了水热法制备形貌均一的Bi2Te3纳米颗粒的主要影响因素,揭示了新型的微波多元醇法制备Bi2Te3的反应机制。取得的主要成果如下： 通过调整不同实验参数发现,溶液的酸碱度是影响水热法制得形貌统一的Bi2Te3纳米颗粒的关键因素。在不添加NaOH时,生成Bi2Te3纳米片,厚度分布较集中,约为10 nm。这些纳米片相互作用,自...
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 热电材料基本理论及发展趋势
1.1.1 热电效应
1.1.2 热电效应的应用及发展前景
1.1.3 热电优值的定义
1.1.4 热电优值的微观表达
1.1.5 热电优值的影响因素
1.1.6 热电材料发展的趋势
1.2 化学法合成Bi2Te3基热电材料的研究进展
1.2.1 Bi2Te3的晶体结构
1.2.2 单分散Bi2Te3纳米颗粒的制备
1.2.3 微波多元醇法制备Bi2Te3纳米颗粒
1.3 碳纳米管作为热电材料的研究现状
1.4 课题的提出和主要研究内容
第二章 实验方法
2.1 主要实验仪器
2.2 实验流程
2.3 材料的合成过程
2.3.1 实验原料
2.3.2 水热法
2.3.3 微波多元醇法
2.3.4 碳纳米管的制备和纯化
2.3.5 真空热压烧结法
2.4 材料的物性表征
2.4.1 样品的物质结构分析
2.4.2 碳纳米管表面有机官能团分析
2.4.3 样品的微观结构及化学成分分析
2.5 材料的热电性能测试
第三章 水热法制备单一形貌Bi2Te3纳米片
3.1 改变原料的添加顺序对水热法制备Bi2Te3的影响
3.1.1 试样的制备
3.1.2 反应物添加顺序的影响
3.2 NaOH对水热法制备Bi2Te3的影响
3.2.1 试样的制备
3.2.2 无NaOH水热法制备Bi2Te3
3.2.3 添加NaOH水热法制备Bi2Te3
3.3 小结
第四章 NaOH对于微波法多元醇法制备Bi2Te3的影响
4.1 试样的制备
4.2 NaOH加速Bi2Te3的合成速率
4.2.1 不添加NaOH制备Bi2Te3
4.2.2 0.75mol/L NaOH制备Bi2Te3
4.2.3 添加不同含量的NaOH制备Bi2Te3
4.3 Te单质的歧化反应
4.4 微波多元醇法制备Bi2Te3化学反应机理
4.5 小结
第五章 Bi2Te3/MWNT纳米复合热电材料的制备
5.1 合成Bi2Te3/MWNT的探索
5.1.1 碱性浓溶液中制备Bi2Te3/MWNT
5.1.2 酸性浓溶液中制备Bi2Te3/MWNT
5.1.3 酸性稀溶液中制备Bi2Te3/MWNT
5.1.4 使用官能化的碳纳米管制备Bi2Te3/MWNT
5.2 微波多元醇辅助滴加法制备Bi2Te3/MWNT
5.2.1 试样的制备
5.2.2 Bi2Te3/MWNT的物相与微观形貌
5.2.3 Bi2Te3/MWNT的合成机理
5.3 小结
第六章 两步法制备碳纳米管承载的Bi2Te3纳米球
6.1 试样的制备
6.1.1 中间体的制备
6.1.2 Bi2Te3/MWNTs复合材料的制备
6.2 产物的物相及微观结构表征
6.3 产物的热电性能表征
6.3.1 样品的制备
6.3.2 Bi2Te3/MWNT热电性能
6.4 小结
第七章 结论与展望
参考文献
博士期间发表论文和专利列表
本文编号：3876200
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 热电材料基本理论及发展趋势
1.1.1 热电效应
1.1.2 热电效应的应用及发展前景
1.1.3 热电优值的定义
1.1.4 热电优值的微观表达
1.1.5 热电优值的影响因素
1.1.6 热电材料发展的趋势
1.2 化学法合成Bi2Te3基热电材料的研究进展
1.2.1 Bi2Te3的晶体结构
1.2.2 单分散Bi2Te3纳米颗粒的制备
1.2.3 微波多元醇法制备Bi2Te3纳米颗粒
1.3 碳纳米管作为热电材料的研究现状
1.4 课题的提出和主要研究内容
第二章 实验方法
2.1 主要实验仪器
2.2 实验流程
2.3 材料的合成过程
2.3.1 实验原料
2.3.2 水热法
2.3.3 微波多元醇法
2.3.4 碳纳米管的制备和纯化
2.3.5 真空热压烧结法
2.4 材料的物性表征
2.4.1 样品的物质结构分析
2.4.2 碳纳米管表面有机官能团分析
2.4.3 样品的微观结构及化学成分分析
2.5 材料的热电性能测试
第三章 水热法制备单一形貌Bi2Te3纳米片
3.1 改变原料的添加顺序对水热法制备Bi2Te3的影响
3.1.1 试样的制备
3.1.2 反应物添加顺序的影响
3.2 NaOH对水热法制备Bi2Te3的影响
3.2.1 试样的制备
3.2.2 无NaOH水热法制备Bi2Te3
第四章 NaOH对于微波法多元醇法制备Bi2Te3的影响
4.1 试样的制备
4.2 NaOH加速Bi2Te3的合成速率
4.2.1 不添加NaOH制备Bi2Te3
4.4 微波多元醇法制备Bi2Te3化学反应机理
4.5 小结
第五章 Bi2Te3/MWNT纳米复合热电材料的制备
5.1 合成Bi2Te3/MWNT的探索
5.1.1 碱性浓溶液中制备Bi2Te3/MWNT
5.1.2 酸性浓溶液中制备Bi2Te3/MWNT
5.1.3 酸性稀溶液中制备Bi2Te3/MWNT
5.1.4 使用官能化的碳纳米管制备Bi2Te3/MWNT
5.2 微波多元醇辅助滴加法制备Bi2Te3/MWNT
5.2.1 试样的制备
5.2.2 Bi2Te3/MWNT的物相与微观形貌
5.2.3 Bi2Te3/MWNT的合成机理
5.3 小结
第六章 两步法制备碳纳米管承载的Bi2Te3纳米球
6.1 试样的制备
6.1.1 中间体的制备
6.1.2 Bi2Te3/MWNTs复合材料的制备
6.2 产物的物相及微观结构表征
6.3 产物的热电性能表征
6.3.1 样品的制备
6.3.2 Bi2Te3/MWNT热电性能
6.4 小结
第七章 结论与展望
参考文献
博士期间发表论文和专利列表
本文编号：3876200
本文链接：https://www.wllwen.com/shekelunwen/minzhuminquanlunwen/3876200.html
