掺杂及界面势垒构建对Te热电传输性能的调控

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huanan_0909
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
热电转换技术可实现低品质热源的回收利用和热电制冷而成为解决能源和环境问题的可行方案,在绿色清洁能源领域发挥着重要作用。与复合热电材料相比,VI族元素半导体Te因其无沉淀、分解或挥发和易于纯化的独特优势而被认为是具有潜力的热电材料。其固有的嵌套价带和各向异性准一维结构使之表现出优异的电学和热学性能,并且可以通过元素掺杂调节载流子浓度和修饰晶界发挥能量过滤效应进一步改善其性能。本文以单质Te为研究对象,基于掺杂改性原理,采用热压法制备了Sb元素掺杂Te基热电材料,利用载流子浓度优化对Te的热电性能进行调控,探究了Te具有优异热电性能的原因;同时,基于能带工程理论,采用化学镀和放电等离子烧结(SPS)技术构建了Ag/Te和Ni/Te异质结势垒复合结构,利用能量过滤效应优化材料的热电性能;并通过对其掺杂和界面势垒的复合效应进行研究,得到如下研究结果:Te电子结构中的孤对电子是其具有高的Seebeck系数和低热导率的内在原因,该特点为寻找优异的热电材料提供了新思路;通过Sb掺杂可有效提高材料的载流子浓度,增大材料的电导率,实现其热电性能优化。在Te基体中构建异质结界面势垒可发挥能量过滤效应,实现Seebeck系数和电阻率的同步优化,在600K,Ag/Te和Ni/Te复合热电材料的功率因子分别提高60%和16%;Ag/Te和Ni/Te界面势垒可实现热导率的进一步降低,分别降低了24%和20%,使其zT值分别提高124%和57.3%。Ni/Te界面势垒和Sb元素掺杂结合可以协同改善材料的热电性能。Ni/Te界面势垒主要发挥通过能量过滤效应提高Seebeck系数的作用,Sb掺杂主要发挥调节载流子浓度降低电阻率的作用,通过二者的协同作用,功率因子得到大幅度提高,18wt%Ni/Sb0.003Te0.997样品的zT值在550K达到0.96,比Sb0.003Te0.997样品提高了50%左右。
其他文献
本文基于疾病的非线性发生率构建了新的广义发生率函数,分别建立了具有广义发生率、潜伏期与复发项的SIRS传染病模型和具有广义发生率与Holling Ⅱ型功能性反应函数的双时滞
传统的蜂窝网络无法满足人们对视频,大文件和娱乐的需求。为了解决这些问题,通过车辆与车辆及基础设施(Vehicles-to-Everything,V2X)合作下载是实现良好的驾驶体验和流量卸载
超级电容器作为一种填补二次电池与传统电容器之间空白的储能设备,即具有比二次电池高的功率密度、循环寿命,相比于传统电容器具有较高的比电容和能量密度,引起了研究者的广泛关注。超级电容器电极材料是决定其性能的一个关键性因素。当前,常见的超级电容器电极材料主要有三种:碳材料、过渡金属氧化物、导电聚合物;这三种材料在单独作为超级电容器电极材料时其导电性、比容量、能量密度以及功率密度等方面都不能兼顾,因此深入
隐钾锰矿型锰氧八面体分子筛(OMS-2)材料具有合成工艺原子利用率高,晶格氧活性强,介电性能好等诸多优点,在工业催化,能量储存和光电器件等领域具有广泛的应用前景。OMS-2的孔
随着社会经济的飞速发展,用户对用电要求越来越高,除电能质量外,对供电连续性也有较高的要求,特别是一些高危客户和敏感客户,对供电可靠性的要求更高。我国的配电网基本为开
生物质资源是地球上唯一可再生并且可转化成液体燃料的资源,其开发利用备受关注。催化热裂解技术作为一种比较高效的生物质热化学转化技术,已经得到了广泛的研究,但是热裂解
超级电容器在能量存储与转化领域发挥着非常重要的作用。但是较低的能量密度大大制约了超级电容器在实际生产和生活中的应用。过渡金属氧化物CuO因其廉价、环境友好且具有很高的理论比电容和较好的化学稳定性,理论上讲是一种不错的超级电容器电极材料。然而,导电性差和结构问题导致其作为电极材料的有效利用面积较小,实际电容远小于理论电容,因而能量密度问题没有得到大的改善,这些严重阻碍了它在实际中的应用。为了改善Cu
在甲醇氧化羰基化反应中,Y分子筛独特的超笼结构使得CuY相比于其他催化剂显示出更好的催化活性。然而,原始Y分子筛的微孔结构并不利于铜离子与B酸位发生离子交换;其次,由于分子筛笼窗口大小的限制,反应物分子只能与落位在超笼中的Cu+接触并显示出催化活性,而落位于小笼中的活性中心Cu+无法得到有效地利用;而且Y分子筛的微孔结构也极大限制了反应物和产物分子的扩散。通过酸和碱溶液对Y分子筛进行后处理,可以在
振幅、相位和极化方式是电磁波的三个基本参量,传统材料可以实现对这三个参量的控制,但通常比较笨重。最近关于超表面(一种二维的超材料)的研究进展使得我们能够以前所未有的方式操控电磁波。超表面材料通过在二维平面上适当的布置亚波长单元结构来实现对电磁波的振幅、相位和极化方式的调控,可以实现任意的电磁波前。超表面器件甚至可以实现传统天然光学材料无法实现的奇异电磁性能。同时,这些超表面器件具有极高的紧凑性。人
为了应对全球不断增长的能源需求以及不断升级的环境污染和气候变暖等问题,迫切需要寻找更环保的替代能源和开发高效的能量转换装置。在众多不同的能源系统中,直接甲醇燃料电