Cu2Se-石墨烯納米復合熱電材料的化學法制備及其熱電性能研究.pdf

1、提高能源利用率、發(fā)展清潔能源、減緩能源危機，有效推動經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展是目前全世界面臨的重大課題。熱電材料，作為一種環(huán)境友好的的新型能源材料，在近幾十年得到了廣泛關(guān)注。其中，Cu2Se基熱電材料原料豐富、無污染，熱導率較低、Seebeck系數(shù)較高，具有潛在的熱電應(yīng)用前景，但其較低的電導率限制了其熱電性能的提高。此外，目前其制備方法主要是高溫熔融法或固相反應(yīng)法，所需溫度高、時間長，在能源方面消耗極大；采用自蔓延合成方法雖然能快速制備，

2、但仍需要單質(zhì)金屬，成本較高?；贑u2Se體系研究存在的上述問題，進一步提高Cu2Se基材料的電導率，尋求一種低成本的制備方法，本研究探索Cu2Se與具有大的遷移率和電導率的石墨烯通過低溫濕化學法復合的可能性，系統(tǒng)研究Cu2Se/石墨烯復合的工藝參數(shù)和復合機理，研究了石墨烯的復合量及Cu2Se的粒徑尺寸對符合擦了熱電性能的影響規(guī)律，其研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　分別采用分步和一步低溫濕化學法制備了Cu2Se/石墨烯復合材料，結(jié)果表明

3、：分步低溫濕化學法得到的復合粉體中Cu2Se顆粒分布在石墨烯表面或者被半包裹在石墨烯中，兩相團聚現(xiàn)象較為明顯；一步低溫濕化學法得到的復合材料中，Cu2Se顆粒均勻分布在石墨烯表面，未出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，呈現(xiàn)為層狀結(jié)構(gòu)。形成機理研究表明：復合過程中存在著離子-原子反應(yīng)；石墨烯的加入會延長反應(yīng)時間，這可能是因為石墨烯對Cu源起到了分散作用，降低反應(yīng)速率，同時石墨烯的酸性也會在一定程度上降低水合肼的還原能力。
　　采用還原熱處理可以有效去除C

4、u2Se/石墨烯復合粉體中殘留的含氧官能團；升高溫度、延長反應(yīng)時間，含氧官能團被清除地更加徹底。紅外光譜和拉曼光譜測試結(jié)果顯示：在H2還原氣氛下、450℃熱處理4h，可全部去除殘余的含氧官能團。對不同時間和溫度下制備的復合粉體進行了粒徑分布曲線測試，結(jié)果表明：隨著反應(yīng)溫度升高、時間延長，得到的復合粉體粒度增大；復合粉體的粒度分布較為寬泛，從納米級跨越到微米級。
　　研究了復合粉體粒度尺寸對其熱電性能的影響，隨著粉體的粒度減小，Cu