本論文創(chuàng)新性地將高溫高壓(HPHT)技術(shù)應用于二氧化鈦基熱電材料的合成,制備了系列非化學計量比TiO_2-x和TiO_1+x,對所制得的樣品的相組成、微觀結(jié)構(gòu)和熱電性能等進行表征,研究了合成壓力、合成溫度、氧空位等對非化學計量比二氧化鈦熱電性能的影響機制,揭示了高壓在非化學計量比二氧化鈦熱電材料制備過程中引入的新的物理現(xiàn)象,表明了高壓制備非化學計量比二氧化鈦的可行性、提高其熱電性能的有效性。獲得以下研究成果:1.采用HPHT技術(shù),在3.0GPa、1080℃條件下成功合成出系列非化學計量比二氧化鈦TiO_2-x(x=0.24,0.20,0.16)熱電材料,系統(tǒng)研究了氧空位對非化學計量比二氧化鈦熱電性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),HPHT技術(shù)可成功地在樣品中引入豐富的局域晶格畸變、晶界組織、晶格缺陷和納米晶粒,合成出了多尺度微納結(jié)構(gòu)的非化學計量比二氧化鈦熱電材料。HPHT技術(shù)適用于非化學計量比二氧化鈦熱電材料的快速合成,并能提高其熱電性能。隨著樣品氧空位的增加,樣品的電阻率和Seebeck系數(shù)的絕對值減小,熱導率也有減小的趨勢。在所制備的T...

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
內(nèi)容提要
詳細摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 熱電材料概述
    1.2 熱電材料發(fā)展歷程
    1.3 熱電效應的基本理論
    1.4 熱電器件簡介及其能量轉(zhuǎn)換效率
        1.4.1 熱電器件簡介
        1.4.2 熱電器件能量轉(zhuǎn)換效率
    1.5 熱電材料的輸運參數(shù)
    1.6 熱電材料的研究現(xiàn)狀及其性能優(yōu)化
        1.6.1 熱電材料的研究現(xiàn)狀
        1.6.2 熱電材料的性能優(yōu)化
    1.7 熱電材料的體系
    1.8 二氧化鈦基熱電材料簡介及其研究現(xiàn)狀
        1.8.1 二氧化鈦的特點
        1.8.2 TiO₂ 基熱電材料的研究現(xiàn)狀
    1.9 本論文的選題目的和研究意義
    1.10 本論文主要研究內(nèi)容
第2章 熱電材料的高溫高壓制備技術(shù)
    2.1 HPHT材料制備技術(shù)
        2.1.1 高壓設(shè)備簡介
        2.1.2 高溫和高壓的產(chǎn)生、標定與調(diào)控
        2.1.3 傳壓保溫介質(zhì)的選擇
    2.2 HPHT制備TiO₂ 基熱電材料的優(yōu)點
    2.3 樣品的高壓制備流程
第3章 熱電輸運性能的表征
    3.1 樣品的相結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的表征
        3.1.1 樣品的相結(jié)構(gòu)表征
        3.1.2 樣品的微觀結(jié)構(gòu)表征
    3.2 樣品電輸運性能的表征
        3.2.1 室溫電學性能的表征
        3.2.2 變溫電學性能的表征
    3.3 樣品熱輸運性能的表征
第4章 非化學計量比TiO_2-X的高溫高壓合成及其熱電性能
    4.1 引言
    4.2 非化學計量比TiO_2-X的高溫高壓制備
    4.3 高溫高壓合成的TiO_2-x的相結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)分析
        4.3.1 高溫高壓合成的TiO_2-x的相結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 高溫高壓合成的TiO_2-x的微觀結(jié)構(gòu)分析
    4.4 高溫高壓合成的TiO_2-X的熱電性能
        4.4.1 高溫高壓合成的TiO_2-x的電學性能
        4.4.2 高溫高壓合成的TiO_2-x的熱學性能
        4.4.3 高溫高壓合成的TiO_2-x的zT值
    4.5 本章小結(jié)
第5章 合成壓力對高溫高壓制備的非化學計量比TiO_1.80熱電性能的調(diào)控與優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 不同合成壓力下非化學計量比TiO_1.80 的高溫高壓制備
    5.3 合成壓力對非化學計量比TiO_1.80 的相結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的影響
        5.3.1 合成壓力對非化學計量比TiO_1.80 的相結(jié)構(gòu)的影響
        5.3.2 合成壓力對非化學計量比TiO_1.80 的微觀結(jié)構(gòu)的影響
    5.4 合成壓力對TiO_1.80 熱電性能的調(diào)控和優(yōu)化
        5.4.1 不同壓力合成的TiO_1.80 的電學性能
        5.4.2 不同壓力合成的TiO_1.80 的熱學性能
        5.4.3 不同壓力合成的TiO_1.80 的zT值
    5.5 本章小結(jié)
第6章 合成溫度對高溫高壓制備的非化學計量比TiO_1.76熱電性能的調(diào)控與優(yōu)化
    6.1 引言
    6.2 不同合成溫度下非化學計量比TiO_1.76 的高溫高壓制備
    6.3 合成溫度對非化學計量比TiO_1.76 的相結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的影響
        6.3.1 合成溫度對非化學計量比TiO_1.76 的相結(jié)構(gòu)的影響
        6.3.2 合成溫度對非化學計量比TiO_1.76 的微觀結(jié)構(gòu)的影響
    6.4 合成溫度對非化學計量比TiO_1.76 熱電性能的調(diào)控和優(yōu)化
        6.4.1 不同合成溫度制備的非化學計量比TiO_1.76 的電學性能
        6.4.2 不同合成溫度制備的非化學計量比TiO_1.76 的熱學性能
        6.4.3 不同合成溫度制備的非化學計量比TiO_1.76的zT值
    6.5 本章小結(jié)
第7章 非化學計量比TiO_1+X的高溫高壓制備及其熱電性能
    7.1 引言
    7.2 非化學計量比TiO_1+X的高溫高壓制備
    7.3 高溫高壓制備的非化學計量比TiO_1+X的相結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)
        7.3.1 高溫高壓制備的非化學計量比TiO_1+x的相結(jié)構(gòu)
        7.3.2 高溫高壓制備的非化學計量比TiO_1+x的微觀結(jié)構(gòu)
    7.4 高溫高壓制備的非化學計量比TiO_1+X的熱電性能
        7.4.1 高溫高壓制備的非化學計量比TiO_1+x的電學性能
        7.4.2 高溫高壓制備的非化學計量比TiO_1+x的熱學性能及zT值
    7.5 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻
作者簡介
攻讀博士學位期間公開發(fā)表的學術(shù)論文
致謝



本文編號：3872559