原位反应法制备SnTe基纳米复合热电材料及其性能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hacker01
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热电材料能够实现热能和电能之间直接相互转换,是一种清洁可再生的新能源材料,在余热利用领域具有广阔的应用前景。PbTe基化合物被认为是中温区热电性能最为优异的热电材料,但Pb的毒性限制了其广泛应用。SnTe基化合物由于组成元素无毒、储量丰富,且与PbTe有着相似的晶体结构和能带结构,成为一种具有潜力的中温区热电材料。然而本征SnTe的载流子浓度较高和晶格热导率较大使其ZT值较低。本论文通过点缺陷工程和纳米结构设计,利用SnO的歧化反应和Cu2Se的添加来调控材料的载流子浓度和晶格热导率,最终有效实现了SnTe化合物热电性能的优化。主要研究内容及研究结果如下:研究了SnO的添加对SnTe物相组成、显微结构及热电性能的影响。采用高温真空熔炼法并结合球磨和热压烧结工艺制备了SnTe-xmol%SnO系列样品,利用SnO在热压烧结过程中的歧化反应,同时实现了Sn的自掺杂和SnO2纳米相的原位复合。其中Sn的自掺杂显著降低了载流子浓度及电子热导率,并提高功率因子;原位析出的SnO2纳米相单分散均匀地分布在SnTe晶界处,对声子实现多尺度散射,有效降低晶格热导率。当SnO添加量为6mol%时,SnTe的ZT值达到0.96(@873 K),比基体提升了一倍左右。研究了Cu2Se的添加对SnTe物相组成、显微结构及热电性能的影响。采用高温真空熔炼-淬火法和热压烧结工艺制备了(SnTe)1-x(Cu2Se)x系列样品,通过Cu2Se的引入,实现了Cu7Te4纳米相的原位复合。Cu2Se与SnTe在高温真空熔炼过程中发生了置换反应,Se2-取代Te2-原子,少量Cu+取代Sn2+,原位生成弥散分布于晶界处的Cu7Te4纳米第二相;这些纳米颗粒与点缺陷、层错等微结构共同对声子造成多尺度强烈散射,显著降低了样品的晶格热导率,使其接近于SnTe的非晶态极限值。最终,样品(SnTe)0.97(Cu2Se)0.03在873K下获得1.02的最大ZT值,相比于基体SnTe提高了80%左右。
其他文献
小麦全蚀病菌是一种土壤寄居菌,引发的全蚀病是一种典型的小麦根部病害,对小麦产量有严重影响。目前,在普通小麦中尚没有发现对全蚀病高抗或免疫的品种。本研究在本实验室前
啦啦操自1998年进入中国以来,各级各类竞赛日益频繁,现已发展为参赛人数最多的中国校园体育运动项目之一。啦啦操裁判员队伍的建设是保证啦啦操竞赛顺利进行的重要条件,庞大啦啦操裁判队伍的管理是提升啦啦操运动水平的重要保证。目前,全国啦啦操委员会官网已对全国各级各类啦啦操裁判员进行信息备案管理,提供简单的信息查询,各省级和地市级啦啦操委员会对其啦啦操裁判员的信息管理大多还停留在文档备案阶段,缺乏系统性、
木质素是自然界第二大可再生的芳香族高分子化合物。将木质素作为橡胶补强剂来制备木质素/橡胶复合材料已成为研究热点之一,既可以减少环境污染,又能够节约石化资源,对于推动木质素的高值化、规模化利用具有重要意义。由于木质素颗粒大、与橡胶的相容性差,其对橡胶的补强性能较差,难以达到工业应用的要求。本文受到贻贝足丝仿生研究的金属配位键机理的启发,将金属配位键引入到木质素基NBR复合材料中,以获得性能优异的复合
目的:将昆明地区复发性流产患者作为研究对象,以中医妇科学、中医诊断学、中医体质学理论为基础,运用流行病学的研究方法,对昆明地区复发性流产患者的中医体质类型和证型进行
目的:研究超声靶向微泡破坏(Ultrasound-targeted microbubble destruction)技术促进间充质干细胞(Mesenchymal stem cells)归巢至纤维化肝脏的潜在机制。方法:取冻存的GFP(G
我国降雨型地质灾害多发,给人民的生命财产造成了巨大损失,在“一带一路”等基础设施大规模建设的背景下,边坡工程防灾任务更加严峻。自然边坡与工程边坡高度多在数十米至百
固井施工的质量直接影响着油气井的寿命以及油气产量。提高固井顶替效率一直以来是固井施工的首要目标。由于地层因素、井眼状况、技术条件等原因造成了顶替过后环空中仍有钻井液滞留,严重影响着固井质量。为了更加客观准确地分析固井注水泥顶替流动规律,分析出现钻井液环空滞留的因素,建立钻井液环空滞留模型,探索液体流动与滞留两相界面变化特点,本文以柱坐标下流体运动微分方程为基础,建立了赫切尔-巴尔克莱流体偏心环空轴
近年来,大规模电力外送基地同步发电机机组大规模并列运行的特征日益显著,随着机组向大容量、高电压趋势发展,导致送端系统阻抗值越来越大,相对外部系统因分布式负荷接入而其
除草剂在全球桉树人工林经营中的应用十分普遍,但有关不同浓度、不同频率除草剂施用对桉树人工林生物量、碳储量和多样性的影响研究十分缺乏。本研究以2015年建立的桉树人工
均匀微波场是一种特殊的空间场,要求在预定区域内场强分布相等,在物料干燥、微波热疗、电磁敏感性测试等领域有重要应用。产生均匀微波场的关键是如何实现对空间电磁场的调控