水熱法制備硫化鉍基材料及其熱電性能表征.pdf

1、熱電材料是一種能實(shí)現(xiàn)熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料，用其制成的熱電器件，既能夠利用工業(yè)生產(chǎn)中的廢熱進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)也能用作制冷設(shè)備。熱電器件具有環(huán)境污染小、噪聲污染低、重量輕、體積小、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此熱電材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用受到科研工作者們的密切關(guān)注。Bi2S3作為一種低溫?zé)犭姴牧?，在室溫下具有較低的熱導(dǎo)率。采用儲(chǔ)量豐富的S替代了最常用熱電材料Bi2Te3中昂貴的稀有元素Te，大大降低了材料的成本，對(duì)于熱電材料的研究具有重要意義。因此本

2、論文以 Bi2S3基熱電材料的制備和性能表征為主，系統(tǒng)的研究了不同第二相復(fù)合對(duì)Bi2S3熱電材料性能的影響。研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　1.采用水熱法制備了Bi2S3粉末，之后采用等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)制備了塊體樣品，系統(tǒng)地研究了水熱合成溫度、添加劑對(duì)樣品形貌的影響，同時(shí)測(cè)試了樣品的熱電性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：水熱法合成的 Bi2S3粉末都具有由條狀納米晶聚集而成的球狀形貌，180℃下合成的粉末平均晶粒尺寸比150℃的小；

3、當(dāng)表面活性劑乙二醇的添加量為12 mL時(shí)，粉末的晶粒尺寸有明顯的降低；隨著十二烷基苯磺酸添加量的增加，粉末樣品逐漸由球形向圓餅狀形貌轉(zhuǎn)變；樣品的熱電性能總體趨勢(shì)與文獻(xiàn)報(bào)道的相近，575 K時(shí)樣品的ZT值為0.1。
　　2.采用水熱法結(jié)合SPS技術(shù)制備了BiCl3/Bi2S3復(fù)合塊體，系統(tǒng)地研究了BiCl3復(fù)合量對(duì)樣品熱電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 SPS后樣品的晶粒尺寸有所增加；適量的BiCl3復(fù)合Bi2S3既降低了樣品的熱導(dǎo)率，又

4、提高了樣品的電導(dǎo)率；樣品的ZT值隨著溫度的升高而升高，當(dāng)BiCl3復(fù)合量為0.25％時(shí)樣品的ZT值最大，在724.3 K時(shí)達(dá)到了0.63，約為純Bi2S3樣品ZT值的3倍。
　　3.采用水熱法結(jié)合SPS技術(shù)制備了Ag2S/Bi2S3復(fù)合粉末及其塊體樣品，系統(tǒng)地研究了Ag2S復(fù)合量對(duì)樣品形貌和熱電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著Ag2S復(fù)合量的增加，樣品中球形逐漸向圓餅狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，但仍然保持分級(jí)結(jié)構(gòu)的形貌特征；Ag2S/Bi2S3復(fù)合粉

5、末樣品的熱導(dǎo)率都比純Bi2S3樣品的熱導(dǎo)率低，當(dāng)Ag2S復(fù)合量為3％時(shí)其ZT值最高，在724.3 K時(shí)達(dá)到了0.23。
　　4.采用水熱法結(jié)合 SPS技術(shù)制備了 Ag2S、BiCl3雙復(fù)合 Bi2S3樣品，系統(tǒng)地研究了Ag2S、BiCl3復(fù)合量對(duì)Bi2S3樣品熱電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明雙相復(fù)合樣品的電導(dǎo)率有明顯的提高，Bi2S3復(fù)合5％ Ag2S和1％ BiCl3樣品具有最大的ZT值，在724.3 K時(shí)達(dá)到了0.59，比5％Ag