隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的日益嚴(yán)重,加強(qiáng)了熱電材料的研究現(xiàn)實(shí)意義,受到越來越多國家和學(xué)者的關(guān)注。理論的發(fā)展和先進(jìn)的合成方法,促使傳統(tǒng)熱電材料的性能得到了極大的提高。由于Cu₂Se本身類液態(tài)效應(yīng),具有很好的熱電性能,引起了人們對Cu₂Se進(jìn)一步研究。提升Cu₂Se熱電性能的手段主要有納米化、摻雜、復(fù)合工程、偏離化學(xué)計(jì)量比等,旨在進(jìn)一步降低熱導(dǎo)率,提升電導(dǎo)率,提升z T值。微波加熱技術(shù)由于其直接將微波能轉(zhuǎn)換為熱能,因此具有傳統(tǒng)加熱方式不具備的體積加熱、受熱均勻、選擇性加熱和瞬時(shí)加熱的特點(diǎn)。本文首先使用分子動力學(xué)模擬微波加熱對反應(yīng)溶液的傳質(zhì)過程的影響。隨后使用微波高效加熱技術(shù)合成Cu₂Se以及Cu₂Se/rGO復(fù)合材料,在微波溶劑熱法合成條件下,調(diào)整工藝參數(shù),包括反應(yīng)溫度、保溫時(shí)間、原料配比和表面活性劑的添加量制備高純度、尺寸均一的Cu₂Se粉體以及Cu₂Se/rGO復(fù)合粉體。分析各個(gè)影響因素對Cu₂Se粉體相結(jié)構(gòu)、尺寸... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

近幾年有關(guān)某些典型熱電材料的已發(fā)表論文數(shù)統(tǒng)計(jì)[4]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文3路的兩種導(dǎo)體的勢能差異加以說明。圖1-2溫差效應(yīng)效應(yīng)原理圖c）湯姆森效應(yīng)。區(qū)別于上述兩個(gè)效應(yīng)，，湯姆森效應(yīng)不需要兩種導(dǎo)體組成回路，是在同種均勻?qū)w中就會存在的熱電效應(yīng)，假設(shè)電流為I通過一種均勻?qū)w，在于電流方向存在溫差T，那么這段導(dǎo)體上的吸收或者放熱速率可以表示為：Q=βIT（1-3）在公式（1-3）中，β為湯姆森系數(shù)，具有與塞貝克系數(shù)相同的單位，也是V/K。當(dāng)I與溫度梯度方向一致時(shí)，導(dǎo)體吸熱，β為正值，反之為負(fù)。湯姆森效應(yīng)與帕爾貼效應(yīng)的起因是類似的，不同之處在于，載流子勢能差不是由載流子的勢能不同導(dǎo)致的而是由溫度梯度所引起的。1.1.2熱電材料的主要性能參數(shù)熱電優(yōu)值是衡量熱電材料熱能和電能轉(zhuǎn)化能力的值，或者稱之為品質(zhì)因子，即zT，相關(guān)系數(shù)表達(dá)式如下所示：zT=σα2T/κ（1-4）從公式中可以發(fā)現(xiàn)，性能較好的熱電材料必須具有較高的塞貝克系數(shù)，電導(dǎo)率，同時(shí)具備較低的熱導(dǎo)率。通常情況下，三者是相互關(guān)聯(lián)耦合的，并且相互影響，這與材料的能帶結(jié)構(gòu)，載流子濃度，遷移率以及其他因素有關(guān)。所以需要對材料體系適當(dāng)設(shè)計(jì)，以及改善制備工藝得到最優(yōu)化的熱電優(yōu)值。1.1.3Cu2Se晶體結(jié)構(gòu)Cu2Se基“聲子液體”類熱電材料是最近幾年提出的一類新型熱電材料，這類材料因在高溫時(shí)具有極低的晶格熱導(dǎo)率。破壞晶體周期性或增加缺陷會將聲子平均自由程（散射聲子）降低到較低的，但這種降低僅限于玻璃的熱導(dǎo)率。實(shí)心玻璃通過橫向剪切振動傳播一些熱量，而液體不會傳播剪切振動[3]。Cu2Se在高溫時(shí)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文4會發(fā)生結(jié)構(gòu)性相變，Cu原子變成可自由遷移的類液態(tài)Cu離子，是聲子被強(qiáng)烈散射，因此材料的晶格熱導(dǎo)率得到了大幅度降低，且相變前后表現(xiàn)出優(yōu)異的熱電傳輸性能，被認(rèn)為是最具有應(yīng)用前景的熱電材料之一[10]。Cu2Se是本征p型半導(dǎo)體，直接禁帶寬度為2.2ev，間接禁帶寬度為1.4ev[11]，是一種廣泛應(yīng)用的光電轉(zhuǎn)換材料[12]，由于其超低的熱導(dǎo)率，近幾年來對Cu2Se材料的研究逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注其熱電性能。從圖1-3Cu-Se相圖中可以看出，Cu2Se在升溫過程中會發(fā)生相變，在相變點(diǎn)低溫α相轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷叵唳?Cu2Se。Danilkin等[13]通過中子衍射證明大部分Cu主要占據(jù)四面體8（c）位置，少部分Cu占據(jù)32（f）的位置，在相變過程中Cu沿<111>方向由8（c）位置的遷移至最近的32（f）位置，如圖1-4所示，高溫相β-Cu2Se具有獨(dú)特的快離子特性，Cu+高流動性降低了平均自由程為聲子，熱電材料的相關(guān)研究就是特別針對β-Cu2Se[14]。圖1-3Cu-Se相圖[13]圖1-4Cu2Se相轉(zhuǎn)變圖[13]1.1.4Cu2Se基熱電材料優(yōu)化性能途徑由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)滿足PLEC概念，Cu2Se表現(xiàn)出本質(zhì)上低的晶格熱導(dǎo)率和優(yōu)異的熱電性能。此外，大量研究表明，通過結(jié)合其他策略，如摻雜，納米結(jié)構(gòu)工程，復(fù)合材料制造，可以進(jìn)一步提高其熱電特性。1）摻雜。已有研究表明，適當(dāng)?shù)膿诫s對Cu2Se熱電優(yōu)值優(yōu)化有作用。這些摻雜包括Cu位摻雜和Se位摻雜。但是將重離子Ag摻入后，由于Ag+1降低了Cu+1的無序性使熱導(dǎo)率降低，但過度增強(qiáng)的有效質(zhì)量顯著降低載流子遷移率使電導(dǎo)率和功率因子降低太多，整體熱電性能并沒有提升[15]，所以元素選擇很重要。Wang等[16]發(fā)現(xiàn)I的摻雜可以降低相變溫度到室溫附近幾十度左右，增強(qiáng)對聲子的散射，


本文編號：3492003