微波濕化學(xué)法合成Bi2Se3及Bi2Te3熱電材料.pdf

1、熱電材料可將熱能和電能直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在溫差發(fā)電和半導(dǎo)體致冷方面有非常重要的應(yīng)用前景。熱電材料的應(yīng)用對(duì)于替代當(dāng)前基于破壞臭氧層的液壓制冷方式以及減少石化等不可再生能源的使用具有重要意義。
　　近年來隨著熱電材料制備技術(shù)的進(jìn)步，以及相關(guān)理論的不斷發(fā)展，特別是納米技術(shù)對(duì)于熱電材料的性能有極大提高。利用微波進(jìn)行加熱在無(wú)機(jī)合成以及生物等領(lǐng)域早有應(yīng)用，其加熱方式獨(dú)特，與傳統(tǒng)加熱方法有明顯區(qū)別：速度快，加熱均勻，效率高；因而將其與自下而上（bo

2、ttom-up）濕化學(xué)法結(jié)合進(jìn)行熱電納米材料的制備非常有現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文主要采用自下而上的濕化學(xué)法制備納米熱電材料，采用微波加熱，制備速度大大提升，同時(shí)納米晶體的大小和形貌容易控制。通過單因素法探索了Bi2Te3、Bi2Se3等納米材料的制備，研究表明微波加熱時(shí)間對(duì)最終產(chǎn)物有重要影響。當(dāng)以300W加熱60秒時(shí)，不足以制備出Bi2Se3納米顆粒，幾乎全部產(chǎn)物都為Bi；以300W加熱90秒時(shí)，最終產(chǎn)物為Bi4Te5以及Bi和Te雜

3、質(zhì)；以300W加熱180秒時(shí)，最終產(chǎn)物為Bi2Te3納米片和Bi及Te雜質(zhì)。通過控制微波劑量可控制納米片的大小，60秒的微波劑量獲得的最終產(chǎn)物尺寸約為100納米，90秒獲得的最終產(chǎn)物尺寸約為200納米，180秒獲得的最終產(chǎn)物尺寸約為300-400納米。硫代乙醇酸（TGA）劑量的大小對(duì)于形貌和尺寸的控制有非常重要的作用，增加硫代乙醇酸的劑量可直接增加最終產(chǎn)物的尺寸；同時(shí)，在加熱時(shí)間充足的情況下，可實(shí)現(xiàn)原子百分比約為15.82％的硫摻雜。最