热电材料是一种能实现热能和电能相互转换的功能材料,用其制成的热电器件,既能够利用工业生产中的废热进行发电,同时也能用作制冷设备。热电器件具有环境污染小、噪声污染低、重量轻、体积小、工作性能稳定等优点,因此热电材料的开发与应用受到科研工作者们的密切关注。Bi2S3作为一种低温热电材料,在室温下具有较低的热导率。采用储量丰富的S替代了最常用热电材料Bi2Te3中昂贵的稀有元素Te,大大降低了材料的成本,对于热电材料的研究具有重要意义。因此本论文以Bi2S3基热电材料的制备和性能表征为主,系统的研究了不同第二相复合对Bi2S3热电材料性能的影响。研究的主要内容包括以下几个方面:1.采用水热法制备了Bi2S3粉末,之后采用等离子烧结(SPS)技术制备了块体样品,系统地研究了水热合成温度、添加剂对样品形貌的影响,同时测试了样品的热电性能。实验结果表明:水热法合成的Bi2S3粉末都具有由条状纳米晶聚集而成的球状形貌,180°C下合成的粉末平均晶粒尺寸比150°C的小;当表面活性剂乙二醇的添加量为12 m L时,粉末的晶粒尺寸有明显的降低;随着十二烷基苯磺酸添加量的增加,粉末样品逐渐由球形向圆饼状形貌转变;样品的热电性能总体趋势与文献报道的相近,575 K时样品的ZT值为0.1。2.采用水热法结合SPS技术制备了BiCl3/Bi2S3复合块体,系统地研究了BiCl3复合量对样品热电性能的影响。实验结果表明SPS后样品的晶粒尺寸有所增加;适量的BiCl3复合Bi2S3既降低了样品的热导率,又提高了样品的电导率;样品的ZT值随着温度的升高而升高,当BiCl3复合量为0.25%时样品的ZT值最大,在724.3 K时达到了0.63,约为纯Bi2S3样品ZT值的3倍。3.采用水热法结合SPS技术制备了Ag2S/Bi2S3复合粉末及其块体样品,系统地研究了Ag2S复合量对样品形貌和热电性能的影响。实验结果表明随着Ag2S复合量的增加,样品中球形逐渐向圆饼状结构转变,但仍然保持分级结构的形貌特征;Ag2S/Bi2S3复合粉末样品的热导率都比纯Bi2S3样品的热导率低,当Ag2S复合量为3%时其ZT值最高,在724.3 K时达到了0.23。4.采用水热法结合SPS技术制备了Ag2S、BiCl3双复合Bi2S3样品,系统地研究了Ag2S、BiCl3复合量对Bi2S3样品热电性能的影响。实验结果表明双相复合样品的电导率有明显的提高,Bi2S3复合5%Ag2S和1%BiCl3样品具有最大的ZT值,在724.3 K时达到了0.59,比5%Ag2S复合样品的ZT值提高了近5倍。