纳米颗粒掺杂Bi2Te3基热电材料的制备及性能表征.pdf

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1、纳米Synthes2011年4月作学合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：锑呔吱刊＼、衙蝴咆≯厶彬吾J，厄．加磺．甄翱罅4铆峭毫识技1肿7坟趣钆镌水薯列郁及韶埘锦旗雷翻撒导师：／矽施夕绍‘学薇次独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金毽王些太堂或其他教育机构的学位或

2、证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：韩钕字日期沪户细／口日学位论文作者签字：。脚锨字日期≯J年。阳／口日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金起王些盔堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权—金月巴王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后

3、适用本授权书)学位论文者签名：韩乃历’导师签名：签字日期：∥J年畅一日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：签字日期莎I产V月fo日电话：邮编：纳米颗粒掺杂Bi2Tea基热电材料的制备及性能表征摘要目前热电材料研究方向在于通过优化材料组分和结构来改善热电性能，提高热电转换效率，使热电材料得到更为广泛的应用。本文通过溶剂热法制备出六方相Bi2Te3纳米基体，采用真空封管熔炼法分别得到B垴Sbl．5Te3和Bi2Te2．7Seo．3合金。在室温下采用液相化学反应合成出40nmA92Te和10nmZn

4、O。通过球磨分别将AgETe和ZnO纳米颗粒进行掺杂，改善材料结构和组分，制备出p-(AgETe)。(Bio．5Sbl．5Te3)1．。和n-(ZnO)、(Bi2Te2．7Seo．3)1．xo采用快速热压工艺制备合金的块体材料，在300一--573K温度范围内研究不同掺杂量对材料的热电性能的影响。本文的研究成果如下：1．通过溶剂热法制备出晶粒均一，粒度大小在200nm左右，纯度高的六方相Bi2Te3粉末。这种微尺度的纳米粉体具有高的比表面和较高的活性，因此将有利于后续的合金化过程的进行。2．以纳米Bi

5、2Te3粉体作为基体，采用真空封管熔炼法分别制备出组分均一六方相的P型Bio．5SbLsTe3和n型Bi2Te2．7Seo．3合金锭，再通过球磨分别将A92Te和ZnO纳米颗粒掺入P型Bio．5Sbl．fie3和n型Bi2Te2．7Seo．3得到P·(A92Ze)。(Bio．5Sbl．5Te3)1-x和n_(ZnO)x(Bi2Te2．7Seo．3)1．x合金粉末。3．以快速热压法分别制备出P型和n型块体材料，研究了不同温度，压力和烧结时间对材料结构和性能的影响，寻求合金粉末的最佳烧结工艺。结果表明：p

6、-(A92Te)o．075(Bio．5Sbl．5Te3)o．925在400℃，20MPa，N2气氛下烧结15min，材料功率因子最佳；n-(ZnO)o．2(Bi2Te2．7Seo．3)0．8在520℃，40MPa，N2气氛下烧结时间为15min，材料综合性能最佳。4．通过AgETe纳米颗粒的掺杂后得到p-(A92Te)。(Bio．5Sbl．5Te3)l-x，随着掺杂量的增加，材料的电导率降低，Seebeck系数上升。当x=0．075，电导率在300K时达到900S／era，Seebeck系数在573K

7、时达到2069V／K，功率因子在300K时达到17．6ItW／(cm·K2)。5．通过ZnO纳米颗粒的掺杂后得到n-(ZnO)。(Bi2Te：．7Se03)l略，提高了材料的电导率和Seebeck系数，提高了功率因子，11一(ZnO)x(Bi2Te2．7Seo．3)1．x当x=0．2，电导率在300K时达到1067S／cm。Seebeck系数在473K时达到202rtv依，功率因子在300K时达到32．71xW／(em·K)。本文的研究为继续开发高性能Bi2Te3基热电材料提供了一种新的高效率、低能耗

8、的掺杂和烧结方法。可以选取p-(A92Ze)x(Bio．5SbI．5Te3)1．x和n。(ZnO)。(Bi2Te2．TSeo．3)l-x材料来组装成器件，进一步研究热电器件的。111工4-台月匕e,和热电111SynthesisandcharacterizationofnanoparticlesdopedBi2Te3matrixthermoelectricmaterialsAbstractThecurren．tresearchinterestingoft