Bi2Te3塊體納米熱電材料具有高熱電優(yōu)值,且合成工藝簡單、適用于大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn),代表著新一代的熱電材料發(fā)展方向�；瘜W(xué)法制備Bi2Te3納米顆粒有以下優(yōu)勢：納米顆粒的形貌可調(diào)控,增加了尋求高性能熱電材料的可能性；顆粒粒徑越小,則塞貝克系數(shù)、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率量子化的可能性越高；另外,納米熱電顆粒在塊體材料中引入大量的晶界,它對長波聲子的散射促使熱導(dǎo)率進一步降低。但是化學(xué)法制備Bi2Te3的主要問題在于在同一實驗參數(shù)下制備的產(chǎn)物顆粒形貌不統(tǒng)一,尺寸不均一,這將影響后期塊體材料中晶界的物理化學(xué)性質(zhì),從而使熱電性能變得不穩(wěn)定。 本文使用水熱法、微波多元醇法制備Bi2Te3納米顆粒,并首次開發(fā)了兩種不同的合成Bi2Te3/MWNT(多壁碳納米管)納米復(fù)合熱電材料的工藝路線。探討了水熱法制備形貌均一的Bi2Te3納米顆粒的主要影響因素,揭示了新型的微波多元醇法制備Bi2Te3的反應(yīng)機制。取得的主要成果如下： 通過調(diào)整不同實驗參數(shù)發(fā)現(xiàn),溶液的酸堿度是影響水熱法制得形貌統(tǒng)一的Bi2Te3納米顆粒的關(guān)鍵因素。在不添加NaOH時,生成Bi2Te3納米片,厚度分布較集中,約為10 nm。這些納米片相互作用,自...

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 熱電材料基本理論及發(fā)展趨勢
        1.1.1 熱電效應(yīng)
        1.1.2 熱電效應(yīng)的應(yīng)用及發(fā)展前景
        1.1.3 熱電優(yōu)值的定義
        1.1.4 熱電優(yōu)值的微觀表達
        1.1.5 熱電優(yōu)值的影響因素
        1.1.6 熱電材料發(fā)展的趨勢
    1.2 化學(xué)法合成Bi₂Te₃基熱電材料的研究進展
        1.2.1 Bi₂Te₃的晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.2 單分散Bi₂Te₃納米顆粒的制備
        1.2.3 微波多元醇法制備Bi₂Te₃納米顆粒
    1.3 碳納米管作為熱電材料的研究現(xiàn)狀
    1.4 課題的提出和主要研究內(nèi)容
第二章 實驗方法
    2.1 主要實驗儀器
    2.2 實驗流程
    2.3 材料的合成過程
        2.3.1 實驗原料
        2.3.2 水熱法
        2.3.3 微波多元醇法
        2.3.4 碳納米管的制備和純化
        2.3.5 真空熱壓燒結(jié)法
    2.4 材料的物性表征
        2.4.1 樣品的物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析
        2.4.2 碳納米管表面有機官能團分析
        2.4.3 樣品的微觀結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分分析
    2.5 材料的熱電性能測試
第三章 水熱法制備單一形貌Bi₂Te₃納米片
    3.1 改變原料的添加順序?qū)λ疅岱ㄖ苽銪i₂Te₃的影響
        3.1.1 試樣的制備
        3.1.2 反應(yīng)物添加順序的影響
    3.2 NaOH對水熱法制備Bi₂Te₃的影響
        3.2.1 試樣的制備
        3.2.2 無NaOH水熱法制備Bi₂Te3

        3.2.3 添加NaOH水熱法制備Bi₂Te₃

    3.3 小結(jié)
第四章 NaOH對于微波法多元醇法制備Bi₂Te₃的影響
    4.1 試樣的制備
    4.2 NaOH加速Bi₂Te₃的合成速率
        4.2.1 不添加NaOH制備Bi₂Te₃

        4.2.2 0.75mol/L NaOH制備Bi₂Te₃

        4.2.3 添加不同含量的NaOH制備Bi₂Te₃

    4.3 Te單質(zhì)的歧化反應(yīng)
    4.4 微波多元醇法制備Bi₂Te₃化學(xué)反應(yīng)機理
    4.5 小結(jié)
第五章 Bi₂Te₃/MWNT納米復(fù)合熱電材料的制備
    5.1 合成Bi₂Te₃/MWNT的探索
        5.1.1 堿性濃溶液中制備Bi₂Te₃/MWNT
        5.1.2 酸性濃溶液中制備Bi₂Te₃/MWNT
        5.1.3 酸性稀溶液中制備Bi₂Te₃/MWNT
        5.1.4 使用官能化的碳納米管制備Bi₂Te₃/MWNT
    5.2 微波多元醇輔助滴加法制備Bi₂Te₃/MWNT
        5.2.1 試樣的制備
        5.2.2 Bi₂Te₃/MWNT的物相與微觀形貌
        5.2.3 Bi₂Te₃/MWNT的合成機理
    5.3 小結(jié)
第六章 兩步法制備碳納米管承載的Bi₂Te₃納米球
    6.1 試樣的制備
        6.1.1 中間體的制備
        6.1.2 Bi₂Te₃/MWNTs復(fù)合材料的制備
    6.2 產(chǎn)物的物相及微觀結(jié)構(gòu)表征
    6.3 產(chǎn)物的熱電性能表征
        6.3.1 樣品的制備
        6.3.2 Bi₂Te₃/MWNT熱電性能
    6.4 小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
參考文獻
博士期間發(fā)表論文和專利列表



本文編號：3876200

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