【摘要】：熱電材料是一種能夠直接實(shí)現(xiàn)電能與熱能之間相互轉(zhuǎn)換的功能材料,在能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。單晶硒化錫(SnSe)是近年來一種新興的熱電材料,具有低的熱導(dǎo)率和高的ZT值,成為熱電材料研究的熱點(diǎn)之一。而目前在SnSe多晶材料中,較低的電導(dǎo)率限制了其熱電性能提高,成為人們亟待解決的問題。本文采用快速感應(yīng)熔煉結(jié)合快速感應(yīng)熱壓(RIM+RHP)法制備了多晶SnSe基材料,研究用低維層狀MoS2/graphene納米材料調(diào)節(jié)SnSe的層狀結(jié)構(gòu)及用NaCl、KBr等堿金屬鹵化物實(shí)現(xiàn)對(duì)SnSe的有效摻雜,提高了 SnSe多晶材料的熱電性能。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:1、研究了層狀MoS2/G納米材料復(fù)合對(duì)SnSe材料熱電性能的影響。通過RIM+RHP 法制備了 SnSe-x wt%MoS2/G(x=0,0.2,0.4,0.8,1.6,3.2)系列復(fù)合樣品,發(fā)現(xiàn)MoS2/G復(fù)合后在樣品中形成非晶相界面、亞穩(wěn)相條紋及層狀MoS2納米顆粒等微結(jié)構(gòu)。SnSe-3.2 wt%MoS2/G樣品在423 K時(shí)電導(dǎo)率達(dá)到70.9 Scm-1,ZT值在810 K時(shí)提高到0.98,表明層狀MoS2二維材料可以有效調(diào)節(jié)SnSe的電學(xué)和熱學(xué)輸運(yùn),提高SnSe材料的熱電性能。2、研究了 NaCl摻雜對(duì)SnSe材料熱電性能的影響。用RIM+RHP法制備了NaxSn1-xSeClx(x=0,0.005,0.01,0.02,0.03,0.04)系列樣品,結(jié)果顯示,Na+和Cl-共摻不僅提高了多晶SnSe的電導(dǎo)率,同時(shí)共摻引入的缺陷進(jìn)一步降低了 SnSe材料的熱導(dǎo)率,使得Na0.005Sn0.995SeCl0.005樣品的ZT值在810K時(shí)達(dá)到0.84。3、研究了 KBr摻雜對(duì)SnSe材料熱電性能的影響。用RIM+RHP法制備了KxSn1-xSeBrx(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06)系列樣品,發(fā)現(xiàn) KBr 能提高多晶SnSe材料的載流子濃度,樣品K0.05Sn0.95SeBr0.05在373 K時(shí)電導(dǎo)率達(dá)到39.1 Scm-1,在810 K時(shí)晶格熱導(dǎo)率僅為0.26 W/(m ·K),使得ZT值達(dá)到0.85。4、比較了 NaM(M=Cl,Br,I)和KM(M=Cl,Br,I)不同鹵化物摻雜對(duì)多晶SnSe熱電性能的影響。發(fā)現(xiàn)在2mol%NaM(M=Cl,Br,I)樣品中,Br的摻入更有效的提高SnSe熱電性能,Na0.02Sn0.98SeBr0.02樣品ZT值在810K時(shí)提高到1.15;而在5mol%KM(M=Cl,Br,I)樣品中,Cl摻雜時(shí)SnSe材料的熱電性能最優(yōu)異,樣品K0.05Sn0.95SeCl0.05 在 810K 時(shí) ZT 值到達(dá) 1.32。
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB34
【圖文】：

中將會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)，這樣就實(shí)現(xiàn)了溫差發(fā)電。逡逑１．２．２邋Ｐｅｌｔｉｅｒ邋效應(yīng)逡逑Ｐｅｌｔｉｅｒ效應(yīng)是把電能轉(zhuǎn)化為熱能，是Ｓｅｅｂｅｃｋ效應(yīng)的逆效應(yīng)。如圖１．２邋ａ在逡逑由Ａ、Ｂ兩導(dǎo)體材料構(gòu)成的回路中通以電流時(shí)，接觸點(diǎn)的溫度會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)逡逑吸熱或放熱現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫做Ｐｅｌｔｉｅｒ效應(yīng)。研究表明，接觸點(diǎn)處吸收或放出的逡逑熱量只與材料的性質(zhì)和接頭處的溫度有關(guān)，吸熱或放熱的速率Ｑ與回路中的電逡逑流Ｉ成正比，即Ｑ＝ｔｔＩ，其中７：是Ｐｅｌｔｉｅｒ系數(shù)，單位是Ｖ，可表示為：逡逑１邋（１．２）逡逑２逡逑

由１．１７式可知，ＺＴ值與半導(dǎo)體的載流子濃度，遷移率，載流子散射機(jī)制，逡逑參數(shù)０等密切相關(guān)。只有使載流子濃度達(dá)到一個(gè)最佳值，才能得到較好的ＺＴ值。逡逑如圖１．３分別給出的是電導(dǎo)率、Ｓｅｅｂｅｃｋ系數(shù)、熱導(dǎo)率、功率因子以及ＺＴ值隨溫逡逑度的變化。由圖可知最大ＺＴ值對(duì)應(yīng)的最佳載流子濃度在１０１９￣１０２ＱＣｍ－３，在該載逡逑流子濃度范圍下進(jìn)一步協(xié)同優(yōu)化其他熱電性能參數(shù)是提高材料ＺＴ值的重要手逡逑段。逡逑７逡逑

Ｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｉｎ邋ｓｐａｃｅ逡逑圖１．４晶體基體內(nèi)引入共振雜質(zhì)后的能級(jí)變化逡逑如圖１．４所示，在晶體中摻入雜質(zhì)原子后，材料原有周期性結(jié)構(gòu)被改變，其逡逑能帶中將會(huì)形成多余的附加能級(jí)（即共振態(tài)）。如在ＰｂＴｅ材料中，通過摻雜２％的逡逑Ｔ１，觀察到了態(tài)密度的增加，使得材料的Ｓｅｅｂｅｃｋ系數(shù)明顯的增加，從而使材料逡逑的ＺＴ值達(dá)到了邋１．５【１３１。逡逑（２）、能帶收斂（Ｂａｎｄ邋ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）逡逑理論研究表明，材料態(tài)密度的有效質(zhì)量ｍ＊越大，材料的Ｓｅｅｂｅｃｋ系數(shù)就越逡逑大。通過提高能帶簡(jiǎn)并度可以增加材料的態(tài)密度的有效質(zhì)量ｍ＊。如在ＰｂＴｅ材料逡逑中，由于ＰｂＴｅ的價(jià)帶是雙價(jià)帶（如圖１．５所示），一個(gè)輕空穴帶，一個(gè)重空穴帶，逡逑當(dāng)溫度升高時(shí)輕空穴帶頂會(huì)向重空穴帶移動(dòng)，在一定的條件下，可以使輕重空穴逡逑帶間距離縮小，提高能帶的簡(jiǎn)并數(shù)量，這樣可以提高其Ｓｅｅｂｅｃｋ系數(shù)，使用這樣逡逑方法己將ＰｂＴｅ的ＺＴ值提高到１．６￣１．８［１４】。逡逑３邐ｂ邐＼0Ｊ邋Ｗｒ（Ｋ＞逡逑－－０－２逡逑圖１．５（ａ）、（ｂ）分別是ＰｂＴｅ第一布里淵區(qū)及雙價(jià)帶模型示意圖％逡逑９逡逑

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張文毓;;熱電材料的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J];上海電氣技術(shù);2017年03期

2 KX.1117;;南京理工大學(xué)熱電材料研究獲新突破[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2016年23期

3 ;硅基熱電材料[J];金屬功能材料;2017年03期

4 高杰;苗蕾;張斌;陳_g;;柔性復(fù)合熱電材料及器件的研究進(jìn)展[J];功能高分子學(xué)報(bào);2017年02期

5 陳超;李柏松;王麗七;孟慶森;;梯度結(jié)構(gòu)熱電材料的研究進(jìn)展[J];世界科技研究與發(fā)展;2009年03期

6 徐偉;;尋找最優(yōu)熱電材料[J];百科知識(shí);2014年02期

7 ;高性能熱電材料研發(fā)獲重大進(jìn)展[J];功能材料信息;2014年01期

8 ;熱電材料最新論文摘錄[J];電子元件與材料;2013年07期

9 ;美新型熱電材料性能跨越重要里程碑[J];電站輔機(jī);2012年04期

10 ;新型熱電材料實(shí)現(xiàn)迄今最高“熱變電”效率[J];功能材料信息;2012年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 ;熱電材料[A];2010中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2010年

2 朱品文;李璐;楊雪;;高壓在熱電材料研究中的應(yīng)用[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

3 李來風(fēng);周敏;;低溫?zé)犭姴牧系难芯窟M(jìn)展及應(yīng)用展望[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

4 莫基彬;趙鵬飛;霍鳳萍;武偉名;徐桂英;;熱壓制備ErxY14-xFeyMn1-ySb11熱電材料及性能研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

5 梁大鑫;龐廣生;;納米熱電材料的設(shè)計(jì)、合成與性質(zhì)研究[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無(wú)機(jī)合成學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

6 楊君友;張建生;朱云峰;劉正來;;多尺度熱電材料的性能測(cè)試及表征研究進(jìn)展[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

7 王雷;賈小樂;王大剛;;聚噻吩/碳納米管復(fù)合熱電材料的制備與熱電性能研究[A];2012年全國(guó)高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)學(xué)術(shù)論文集（上冊(cè)）[C];2012年

8 張麗娟;張波萍;葛振華;李敬鋒;;Bi_2S_3/AgBiS_2復(fù)合熱電材料的制備及性能研究[A];第十七屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2012年

9 陳柔剛;楊君友;朱文;;氧化物熱電材料的研究進(jìn)展[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅲ[C];2004年

10 ;熱電材料及其應(yīng)用[A];2009中國(guó)材料研討會(huì)會(huì)議程序和論文摘要集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 閆潔;“聲子液體”助熱電材料實(shí)現(xiàn)突破[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2012年

2 記者 張建列 通訊員 馮春;深圳先進(jìn)院在納米尺度熱導(dǎo)測(cè)量領(lǐng)域獲進(jìn)展[N];廣東科技報(bào);2017年

3 記者 吳長(zhǎng)鋒 通訊員 周慧;新方法大幅提升熱電材料轉(zhuǎn)換效能[N];科技日?qǐng)?bào);2017年

4 汪海;華東師大取得熱電材料研究新進(jìn)展[N];上�？萍紙�(bào);2009年

5 ;熱電材料及其應(yīng)用[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

6 張小明;神奇的熱電材料[N];中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào);2001年

7 記者 林莉君 通訊員 萬(wàn)麗娜;打開提高熱電材料“熱變電”效率新門[N];科技日?qǐng)?bào);2015年

8 記者 劉霞;摻雜稀土讓熱電材料轉(zhuǎn)換率提高25%[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

9 記者 王春;高性能熱電材料研發(fā)獲得重大進(jìn)展[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

10 王小龍;新型熱電材料可將汽車廢熱轉(zhuǎn)為電能[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張旦;多元銅基化合物熱電材料研究[D];華中科技大學(xué);2017年

2 石唯;小分子摻雜聚3，4-乙烯二氧噻吩基熱電材料的制備及性能研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所);2018年

3 石文;有機(jī)熱電材料的理論研究[D];清華大學(xué);2017年

4 方騰;Half-Heusler熱電材料電熱輸運(yùn)性質(zhì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)石油大學(xué)（北京）;2017年

5 龔宏祥;共晶體系玻璃形成和非晶碲基熱電材料合成的研究[D];燕山大學(xué);2016年

6 康宇龍;CoSb_3基和層狀Bi_2Se_3熱電材料的高壓合成及性能研究[D];燕山大學(xué);2017年

7 張亞奇;玻璃態(tài)窄帶隙碲基熱電材料的制備與性能研究[D];燕山大學(xué);2017年

8 朱巖;Mg_2Si_xSn_(1-x)熱電材料的電子結(jié)構(gòu)與輸運(yùn)性能研究[D];燕山大學(xué);2017年

9 賀慧芳;納米熱電材料的微結(jié)構(gòu)及其對(duì)熱電性能的影響[D];武漢大學(xué);2016年

10 居賽龍;含鉍材料的角分辨光電子能譜研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 任洋洋;MnTe基熱電材料的制備及性能研究[D];華中科技大學(xué);2017年

2 楊實(shí)丹;SnSe塊體熱電材料的制備及性能調(diào)控[D];浙江師范大學(xué);2018年

3 陳昊英;熱電復(fù)合材料中兩相共存與量子限域的協(xié)同作用[D];西北大學(xué);2018年

4 刁世林;碳納米管/鈦酸鍶鑭復(fù)合熱電材料制備工藝研究[D];昌吉學(xué)院;2018年

5 石曉剛;熱噴涂制備Bi_2Se_(0.3)Te_(2.7)熱電材料的工藝研究[D];西華大學(xué);2018年

6 李樹艷;Ca_3Co_(3.9)Cu_(0.1)O_9/Bi_2Ca_2Co_(1.9)Cu_(0.1)O_y熱電材料性能優(yōu)化[D];西華大學(xué);2018年

7 鎖娟;熱電材料中共線裂紋問題的復(fù)變方法研究[D];寧夏大學(xué);2018年

8 馬文強(qiáng);BiCuSeO熱電材料摻雜與復(fù)合改性研究[D];北京化工大學(xué);2018年

9 呂帥;硒化錫基熱電材料的制備及性能優(yōu)化[D];昆明理工大學(xué);2018年

10 秦鵬;Cu_(1.8)S基熱電材料的制備與性能優(yōu)化研究[D];昆明理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2771985