几种低维Ⅴ、Ⅵ族热电材料的微波合成与表征

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiucanyu0532
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热电材料由于在热电制冷和温差发电方面具有广阔的应用前景而受到广泛的重视。最近,理论和实验研究表明量子阱、量子线、量子点等低维结构具有较高的热电优值(ZT)值。本文以传统的且室温下热电性能最好的Ⅴ、Ⅵ族热电材料为研究对象,采用微波加热法制备了Bi2Te3、Sb2Se3和Te低维纳米结构材料,并对合成产物的组成、微结构、合成条件与性能进行了系统研究,同时对合成产物的形成机理进行了探讨。主要内容如下:   (1)采用离子液体辅助微波法成功合成出直径在0.5-2μm之间、厚度小于100nm的Bi2Te3六角纳米盘。研究了离子液体,加热时间,pH值,溶剂,加热方式对样品形貌的影响,发现离子液体BmimBr的浓度对形成规整均一的Bi2Te3六角盘起了很大的作用,适宜离子液体量为1-1.2 g;适宜加热时间为10 min。热电性能测试表明所合成的Bi2Te3六角纳米盘具有较高的Seebeck系数,有助于提高材料的热电性能。   (2)采用微波加热法成功合成了长度为10-30μm,管径为0.5-1μm,壁厚为100-200 nm的Sb2Se3亚微米四方管和直径为2-4μm的亚微米球。实验发现了随加热时间的增长Sb2Se3亚微米管转变为亚微米球的新颖过程:加热8-10 min生成亚微米管,延长至30 min完全转化为亚微米球。采用紫外可见漫反射测得四方管和亚微米球禁带宽度分别为1.161和1.173 eV。   (3)采用微波加热法成功合成了两端尖锐,管长5-15μm,直径约400 nm,壁厚100 nm的梭状Te纳米管。研究发现加热时间和加热温度对Te形貌有非常大的影响:加热温度为150℃,得到的是纳米棒;升到170℃,合成的是表面光滑的梭状纳米管;加热时间延长,得到表面富集纳米颗粒的Te管。紫外可见测试表明采用360 nm的光作为激发波,在440和722 nm处出现了两个非常强的发射峰,说明纳米管既有蓝紫光发射又有红光发射。
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