SnTe、Ag2Se基热电材料的SPS快速合成及热电性能表征

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gardeeen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
社会和经济的快速发展带来了环境的不断恶化和能源危机的不断加深,新型清洁能源的开发和使用越来越受到人们的关注。作为一种新型能源材料,热电材料可以通过载流子的运动而实现热能和电能的直接相互转化。它可以利用自然界和工业生产的废热进行发电,也可以制成可靠性高、安静无噪音的制冷机,对减少CO2等温室气体的排放具有重要意义。热电材料的性能通常由无量纲优值zT来衡量。迄今为止,越来越多体系的热电材料展现出了很大的潜能,比如Bi2Te3,PbTe,skutterudites,clathrates,Mg2Si,Half-heusler, Cu2X(X=S,Se)等,它们的zT值均可以达到1以上。一直以来,热电材料最常用的制备方法为高温熔融退火法,该法流程非常复杂,包括:真空密封石英管、长时间的高温熔融、长达数周的高温退火、热压或SPS烧结致密化等。该制备方法涉及设备较多,对科研工作者要求很高,长时间的高温处理也造成了大量时间和能源的浪费。这就使得热电材料的大范围推广和大批量生产显得尤为困难。所以,热电材料的快速发展需要发展快速的制备方法。  放电等离子体烧结(SPS)是一种快速简单的烧结方法,可以在升温的同时在样品上施加很大的压力。该方法烧结时间短,自动化程度高,制备材料晶粒细小均匀,在科研领域和工业生产上得到了非常广泛的应用。本研究尝试选择不同的材料体系,以元素单质粉体为原料,使用快速简单的放电等离子体烧结,在数分钟内一步快速制备出了单相均匀的高性能块体热电材料。本研究不仅对烧结过程进行了研究,还对所得材料的热电性能进行了详细的表征,主要成果如下:  1.通过控制SPS烧结参数,本研究使用Sn粉和Te粉一步快速合成了纯相致密的SnTe热电材料。通过使用XRD、SEM和EDS等表征手段,对不同升温速度下的烧结过程进行了详细分析,结果发现,当升温速度达到200 K/min,反应物在加电流瞬间迅速收缩,发生自蔓延反应;而在慢速升温时,发生的反应为固相扩散反应。升温速度对反应过程有明显影响,但不同升温速度制备的SnTe的热电性能保持一致,750 K时的最大zT值可以达到0.35,与传统熔融退火法制备的材料性能相同。  2.本研究使用SPS一步快速反应烧结制备了Bi掺杂的SnTe。XRD、SEM和EDS结果表明,Bi进入了SnTe晶格,所得材料元素分布均匀,相组成单一。对不同掺杂量样品的载流子浓度进行测量发现,Bi的加入显著降低了载流子浓度,从而降低了热导率和电导率,进而改善了SnTe的热电性能。Sn0.95Bi0.05Te样品的zT在850 K可以达到0.8,较基体有明显提高。  3.与SnTe的制备过程不同,Ag粉和Se粉非常容易发生反应,在混合阶段已经部分生成Ag2Se。通过SPS处理,可以使得剩余粉体发生反应和元素扩散,得到纯相均匀的Ag2Se和CuAgSe。研究发现,升温速度对材料的相组成和化学计量比有一定影响,从而使其热电性能呈现出一定差异。Ag2Se和CuAgSe的最大zT值可以分别达到0.8(450K)和0.6(390 K),可以与传统方法制备材料的热电性能相媲美。
其他文献
目前,土壤酸化所引发的铝毒问题是全球关注的环境科学热点。大多生长在酸性土壤中的植物往往会发生铝中毒,并间接影响植物对水分与营养成分的吸收,导致农作物产量下降,因此铝毒被
本文详细分析了燃气锅炉安装工程施工的难点,并且针对这些难点提出了对应的控制措施.
自上个世纪90年代在具有钙钛矿结构的锰氧化物La1-xAxMnO3(A=Ca,Sr,Ba)尤其是薄膜中发现了庞磁电阻效应(CMR)以来,由于这种特性可以广泛地应用于读写磁头、磁传感器及磁记录等器
目的探讨L3椎旁神经阻滞联合骶前-腰大肌后间隙阻滞对全膝关节置换术(total knee arthroplasty, TKA)术后患者自控静脉镇痛(patient-controlled intravenous analgesia, PCIA)的影响。方法在全身麻醉下初次行单侧TKA的患者53例,ASA分级Ⅰ、Ⅱ级,按随机数字表法分成两组:PCIA组(A组)和L3椎旁神经阻滞联合骶前-腰大肌后间隙阻
矿业是承德市国民经济的支柱产业,为该市经济社会快速发展做出了重大贡献,但是随着矿山废弃地面积的逐步扩大,所造成的生态环境问题愈来愈突出,引起承德市政府及行政管理部门的重
目的观察雾化吸入前列地尔对单肺通气(one lung ventilation, OLV)结束后肺氧合功能的影响。方法择期行右侧开胸食管癌根治术患者42例,按随机数字表法分为实验组(T组)和对照组(C组),每组21例。OLV开始时对左侧肺雾化吸入前列地尔0.2 μg/kg(T组)或等量生理盐水(C组)。于OLV前3 min(T1)、OLV结束后3 min(T2)、T2后30 min(T3)抽取桡动脉
期刊
近年来,全国小语会理事长陈先云先生多次提到小学语文核心素养这一概念.他从理解、运用、思维与审美这四个维度,列出了小学语文核心素养清单.课堂实践是培养学生语文核心素养
作为小学生数学学习能力培养的关键性内容,计算能力既是对学生细致性的考验,也是对学生算术理论知识掌握程度的检验,直接关系到学生数学推理能力与逻辑运算能力的发展.小学教
商业上切实可行的储氢技术是燃料电池汽车普及的关键之一。储氢材料不仅要安全可靠,而且还要有高储氢容量和密度。美国能源部设定的用于燃料电池汽车的储氢容量最低为6.5 wt%、