硅化鎂熱電材料的一步合成法制備及性能表征.pdf

1、熱電材料又叫溫差電材料，是通過固體材料內部載流子和聲子的輸送及其相互作用，來實現熱能和電能直接相互轉換的一種新型半導體功能材料。熱電材料可以利用廢棄的熱量來進行發(fā)電，以實現能源的多重利用，提高能源的利用率;同時也可以利用其逆效應來實現制冷或制熱，是一種極具發(fā)展前景的能源材料。Mg2Si是一種在400-800K溫度區(qū)間內性能穩(wěn)定、優(yōu)良的潛在熱電材料，其具有較低的密度、耐高溫、高比強度等優(yōu)異性能。普遍認為通過降低晶粒尺寸至納米化和進行適當摻

2、雜，是獲得高性能Mg2Si熱電材料的必要途徑。
　　本文采用MgH2代替純Mg，在原位反應和燒結過程中，MgH2分解成Mg與Si直接反應生成Mg2Si，這使得晶粒界面之間較為純凈;另外，該反應的副產物H2，具有較好的還原性，進一步減少了Mg的氧化而生成的MgO。同時以低溫固相反應與電場激活壓力輔助合成(Field-Activated AndPressure-Assisted Synthesis，簡稱:FAPAS)技術相結合，運用一

3、步合成工藝制備出高純度納米Mg2Si半導體材料，并對其反應工藝采取進一步的改良，制備出Bi元素摻雜的Mg2Si基熱電材料。對比分析了以一步合成法制備的Mg2Si的優(yōu)缺點以及在Mg2Si基熱電材料中摻雜Bi元素對其熱電性能的影響。
　　研究結果表明，以一步合成法制備塊體Mg2Si基熱電材料，具有速度快、效率高，同時產物純凈并具有納米結構的特征，有效降低了材料的熱導率，從整體上改善了材料的熱電性能。同時，適度過量的Si顆粒有助于提高材