【摘 要】
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Ti O2作为高温区氧化物热电材料之一,其在新型功能热电材料领域中被广泛研究。本文使用国产六面顶大腔体压机通过控制变量法首先从压力这一维度出发,以合成压力为变量,在氧化钛基中按一定比例添加钛粉和石墨烯,成功地制备了G/Ti O1.80热电材料。基于最佳合成压力,再从石墨烯复合比这一自由度出发,以石墨烯复合浓度为变量,进行高温高压固相反应烧结。最后,我们分别对上述两种实验方案制备出的样品进行微观结构
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Ti O2作为高温区氧化物热电材料之一,其在新型功能热电材料领域中被广泛研究。本文使用国产六面顶大腔体压机通过控制变量法首先从压力这一维度出发,以合成压力为变量,在氧化钛基中按一定比例添加钛粉和石墨烯,成功地制备了G/Ti O1.80热电材料。基于最佳合成压力,再从石墨烯复合比这一自由度出发,以石墨烯复合浓度为变量,进行高温高压固相反应烧结。最后,我们分别对上述两种实验方案制备出的样品进行微观结构表征和热电输运性能测试,两种实验的研究内容与表征结果如下:（1）在1050℃下,利用高温高压技术手段,探究不同合成压力（3.0～5.0GPa）对G/Ti O1.80热电性能的影响规律。通过XRD和XPS获悉样品的相成分和化学键状态。扫描电镜下样品断面处的微观形貌结果显示存在块状和薄片状两种晶粒,随着压力的升高,样品的平均晶粒尺寸逐渐变小,晶界愈发丰富。紫外UV光谱的光学带隙结果表明,高压能够减小样品的禁带宽度进而提升样品的导电性。变温热电性能测试结果表明,5.0 GPa下制备G/Ti O1.80样品的电学性能要优于同等条件下制备纯样品Ti O1.80的。根据热电参数计算结果显示,700℃时G/Ti O1.80材料获得最佳z T值为0.23。（2）基于合成温度1050℃、压力5.0 GPa,利用高温高压技术合成多浓度石墨烯与非化学计量比Ti O1.80复合热电材料x G/Ti O1.80（x=0.05,0.10,0.25 mol）。经SEM和TEM电子显微镜对x G/Ti O1.80样品进行表征,随着石墨烯复合比例的增加,样品中部分孔隙被石墨烯占据,电学性能显著提升。高温高压下晶格取向任意,晶格扭曲等形貌特征仍然存在。变温热电性质测试结果表明,样品热导率和电阻率的倒数均随石墨烯复合比例的增加而增大。通过热电参数计算z T值结果表明,700℃时x G/Ti O1.80（x=0.05,0.10,0.25 mol）样品对应的z T值分别为0.23、0.18和0.19,这说明少量石墨烯复合有助于改善材料的热电性能。
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