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半导体热发电模块直接将热能转化为电能,无需化学反应及机械移动,可应用于火力发电厂、汽车尾气等余热发电,节能环保,有广阔的应用前景。Bi(1-x)SbxRY是很好的低温热电材料,电沉积是其重要的制备方法之一。沉积条件的变化及电解质体系的改变,均会对沉积膜的组成、形貌和组织结构产生影响,因此系统了解Bi-Sb合金沉积过程的电化学特性,及微观组织结构与沉积参数之间的关系具有重要的科学意义和应用价值。本文选择铋、锑盐为主要原料,在研究Bi(Ⅲ),Sb(Ⅲ)离子在水溶液中的电化学行为的基础上,探讨了温度、pH值、主盐浓度、添加剂等对沉积膜组成、结构的影响,应用综合热分析仪测定热处理过程中材料的DSC曲线,应用XRD、SEM对其结构及形貌进行表征,获得该材料的电沉积制备条件与其结构、热电性能的作用规律,为Bi-Sb薄膜的电沉积制备提供理论指导。研究的主要内容包括以下几个部分:1.针对Sb(Ⅲ)-HCl-H2O体系,应用热力学计算方法,根据同时平衡原理建立数学模型,以Sb(Ⅲ)的总浓度5×10-5mol/L为例,计算了不同pH时Sb(Ⅲ)的各种存在形式的浓度。Sb(Ⅲ)-HCl-H2O体系中,当1.30<pH<4时,Sb(Ⅲ)主要以SbO+的形式存在,含量大于99.8%。2.以热力学计算结果为基础,根据柠檬酸和Sb(Ⅲ)的配合反应,按照等摩尔连续变化法配制系列溶液,采用紫外分光光度法测定分析得到pH=2.5时,柠檬酸能与SbO+以1:1形成配合物,其稳定常数为9.4×105。3.通过对Bi-Sb合金膜电沉积液体系极化曲线的研究,理论上确定了电沉积溶液体系的主盐为氯化锑、氯化铋;研究了各种添加剂的对电沉积过程的影响规律;通过极化曲线,确定适宜了的电沉积条件为50mL电解质溶液中硼酸1.0g,柠檬酸1.5-2.5g,柠檬酸钠2.0-2.5g,氯化钠2.0-2.5g,硫脲0.01g,酒石酸0.1g。4.研究热电材料Bi-Sb薄膜的电化学制备方法,通过原子吸收和滴定的方法分别考察不同电沉积条件:温度、pH、电势范围、主盐浓度对电沉积的Bi-Sb薄膜中各金属含量的影响,在此基础上,进行正交试验,确定适宜的工艺条件为pH值为01,温度3035℃,主盐浓度为0.40.6,沉积电势范围为[-0.7,-0.5] V。5.在上述最优的工艺参数条件下制备出的掺杂La、Ce样品薄膜,进行表征分析。DSC测试表明,镧、铈掺杂提高了Bi-Sb合金膜的抗氧化性。SEM形貌表征表明,稀土La、Ce的加入使Bi-Sb合金膜的晶粒明显细化、均匀、致密,且镧掺杂的效果优于铈掺杂。X射线衍射分析,薄膜图谱中主要的物质成分是Bi-Sb。