膠體法合成三元銅基納米材料及其熱電性質研究.pdf

1、膠體合成法可以在相對較短的時間、較低的溫度下大量合成結構新穎納米材料。過去十年中，由于在光催化劑、光電探測器和熱電等方面的應用，采用膠體法合成多元金屬硫屬化合物納米材料展現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展的趨勢。本文在國內外大量文獻調研的基礎上，采用膠體合成法制備出三種單分散的三元銅基納米材料，其合成方法均采用相同的硒源前驅物，避免了使用有毒的、不穩(wěn)定的烷基膦作為有機前體，并對它們在熱電方面的應用進行了研究。
　　主要研究內容包括:
　?、?以

2、油胺為溶劑，通過熱注射法成功合成了Cu2SnSe3(CTSe)納米晶。常溫下將硒粉溶解在油胺和正十二硫醇的混合溶液中，然后熱注入到一定反應溫度下含有CuCl和SnCl2的陽離子體系中。隨后用X-射線衍射(XRD)、X-光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對樣品的結構和形貌進行了表征。測試結果顯示了合成的CTSe為單相多晶的立方晶系、單分散尺寸為5nm的納米晶。并對該材料熱壓成致密材料以后在300 K～

3、598 K溫度范圍內對其熱電性能進行了測試，所有的電運輸和熱傳輸性質均在垂直和平行于熱壓的兩個方向進行測試。最后，經過測試，計算在598 K時垂直于熱壓方向具有最高的熱電優(yōu)值ZT=～0.34。
　　Ⅱ.利用合成CTSe相同的硒源前驅物，采用膠體法，可控合成了純組分的單分散Cu3SbSe4(CASe)納米晶，并將樣品進行等離子放電燒結(SPS)后對其熱電性質進行了研究。同樣，采用了XRD、XPS、SEM和TEM等表征手段對樣品的結構

4、和形貌進行了表征，研究表明:CASe為四方晶系、單分散的，尺寸大小為18±1 nm的納米晶。由于CASe的合成條件受到反應溫度、初始反應物比例以及硒源前驅物影響較大，文中對此作了詳細的探討，摸索出最佳的反應條件。進一步，CASe展現(xiàn)出了更好的熱電性能，由于其具有較高的功率因子和相對較低的熱導率，使其熱電優(yōu)值ZT在673 K可以達到0.69。表明該法合成的CASe納米材料在熱電領域具有一定的潛在應用價值。
　?、?CuFeSe2(C

5、ISe)作為Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族的其中一員，屬于p型窄帶系半導體材料，在光電材料等領域有著潛在的應用價值。同以上兩部分內容，主要闡述了用膠體法第一次合成了單分散的CISe納米晶，粒子尺寸為8 nm。然后將樣品進行SPS成致密的圓片，在298 K～613 K溫度范圍內測試其熱電性質。測試結果表明;CISe具有理想的電導率，但是由于過高的熱導率，從而導致了低于前兩種材料的熱電優(yōu)值ZT。但是，通常地利用摻雜、調整材料組成以及控制熱壓過程中的粒子的尺