鉍系熱電材料的制備與性能

目錄前言第1章 緒論 11.1 研究背景 11.2 熱電材料的基礎理論 21.2.1 塞貝克效應 31.2.2 佩爾捷效應 41.2.3 湯姆孫效應 51.3 熱電材料的性能參數(shù) 61.3.1 熱電優(yōu)值、熱電轉換效率與性能系數(shù) 61.3.2 電導率 71.3.3 塞貝克系數(shù) 91.3.4 熱導率 101.4 熱電參數(shù)優(yōu)化 121.4.1 電導率的優(yōu)化 121.4.2 塞貝克系數(shù)的優(yōu)化 131.4.3 熱導率的優(yōu)化 151.5 熱電材料的應用 181.5.1 放射性同位素熱電式發(fā)電機 181.5.2 太陽能熱電發(fā)電機 201.5.3 生物熱源供電設備 211.5.4 溫度傳感及控制裝置 221.5.5 水分收集裝置 221.6 熱電材料的表征及性能參數(shù)測試 231.6.1 X射線衍射物相分析 231.6.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡 241.6.3 高分辨透射電子顯微鏡 241.6.4 放電等離子體燒結 241.6.5 X射線光電子能譜 251.6.6 樣品密度測試 251.6.7 電傳輸性能測試 251.6.8 熱傳輸性能測試 271.6.9 霍爾效應測試 281.6.10 電子探針 281.6.11 超聲模量測試系統(tǒng) 281.6.12 紫外可見近紅外分光光度計 281.6.13 小型熱電轉換效率測試系統(tǒng) 29參考文獻 29第2章 熱電材料研究進展 352.1 熱電材料的整體研究進展 352.1.1 室溫區(qū)熱電材料 352.1.2 中溫區(qū)熱電材料 372.1.3 高溫區(qū)熱電材料 382.2 碲化鉍熱電材料研究進展 402.2.1 碲化鉍基熱電材料的基本性質 402.2.2 碲化鉍基材料的熱電性能研究進展 432.3 硫化鉍熱電材料研究進展 452.3.1 硫化鉍材料基本性質 462.3.2 硫化鉍材料優(yōu)化方法 482.3.3 硫化鉍材料研究現(xiàn)狀 49參考文獻 51第3章 n型碲化鉍基熱電材料的制備及性能研究 563.1 熔煉及燒結工藝對n型碲化鉍熱電性能的影響 563.2 n型碲化鉍熱電性能的各向異性 573.3 熔煉溫度對n型碲化鉍熱電性能的影響 603.4 燒結工藝對n型碲化鉍熱電性能的影響 633.5 Bi2S3納米棒彌散和原位摻雜對Bi2Te2.7Se0.3熱電性能及力學性能的影響 683.5.1 Bi2S3納米棒對Bi2Te2.7Se0.3相結構的影響 683.5.2 復雜微觀結構表征及形成機理 713.5.3 Bi2S3納米棒對Bi2Te2.7Se0.3熱電性能的影響 743.5.4 Bi2S3納米棒改性的重復性及樣品轉換效率探究 803.5.5 Bi2S3納米棒對Bi2Te2.7Se0.3力學性能的影響 823.6 硬質相Ru納微顆粒彌散增強n型商業(yè)碲化鉍材料熱電性能及力學性能研究 853.6.1 Ru納微復合結構對商業(yè)碲化鉍物相及微觀結構的影響 853.6.2 Ru納微復合結構對商業(yè)碲化鉍熱電傳輸?shù)挠绊懠皺C制 883.6.3 Ru納微復合結構對商業(yè)碲化鉍熱電轉換效率的影響 913.6.4 Ru納微復合結構對商業(yè)碲化鉍力學性能的影響 94參考文獻 98第4章 p型碲化鉍基熱電材料的制備及性能研究 1004.1 p型碲化鉍的成分優(yōu)化及熱電性能的各向異性研究 1004.1.1 測試方向對p型碲化鉍熱電性能的影響 1004.1.2 p型碲化鉍的組分調控對熱電性能的影響 1034.2 CsBr摻雜對p型碲化鉍熱電性能的影響 1054.2.1 CsBr摻雜對p型碲化鉍微觀結構的影響 1054.2.2 CsBr摻雜對p型碲化鉍電性能的影響 1104.2.3 CsBr摻雜對p型碲化鉍熱性能的影響 1134.3 Cu1.8S摻雜對p型碲化鉍熱電性能和力學性能及適用溫區(qū)調整 1144.3.1 Cu1.8S摻雜對p型碲化鉍微觀結構的影響 1144.3.2 Cu1.8S摻雜對p型碲化鉍熱電性能的影響 1174.3.3 Cu1.8S摻雜對p型碲化鉍力學性能的影響 1234.3.4 SnO2復合對于BST+0.3wt%Cu1.8S微觀結構的影響 1234.3.5 SnO2復合對于BST+0.3wt%Cu1.8S電性能的影響 1264.3.6 SnO2復合對于BST+0.3wt%Cu1.8S熱性能的影響 1294.4 復合金屬Ir對p型碲化鉍熱電性能的影響 1304.4.1 復合金屬Ir對p型碲化鉍微觀結構的影響 1304.4.2 復合金屬Ir對p碲化鉍電性能的影響 1344.4.3 復合金屬Ir對p碲化鉍熱性能的影響 135參考文獻 137第5章 硫化鉍基熱電材料的固相法制備及性能 1395.1 SnX4（X=F，Cl，Br，I）摻雜增強硫化鉍熱電性能 1395.1.1 SnX4（X=F，Cl，Br，I）摻雜硫化鉍塊體的相結構 1395.1.2 SnX4（X=F，Cl，Br，I）摻雜硫化鉍塊體的微觀結構 1395.1.3 SnX4（X=F，Cl，Br，I）摻雜硫化鉍塊體的電輸運性能 1415.1.4 SnX4（X=F，Cl，Br，I）摻雜硫化鉍塊體的熱輸運性能 1445.2 不同價態(tài)陽離子氯化物摻雜增強硫化鉍熱電性能 1465.2.1 不同價態(tài)陽離子氯化物摻雜硫化鉍塊體的相結構 1465.2.2 不同價態(tài)陽離子氯化物摻雜硫化鉍塊體的微觀結構 1465.2.3 不同價態(tài)陽離子氯化物摻雜硫化鉍塊體的電輸運性能 1485.2.4 不同價態(tài)陽離子氯化物摻雜硫化鉍塊體的熱輸運性能 1525.3 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）摻雜增強硫化鉍熱電性能 1535.3.1 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）摻雜硫化鉍塊體的相結構 1535.3.2 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）摻雜硫化鉍塊體的微觀結構 1545.3.3 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）摻雜硫化鉍塊體的電輸運性能 1555.3.4 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）摻雜硫化鉍塊體的熱輸運性能 1595.3.5 不同濃度HfCl4摻雜硫化鉍塊體的相結構 1615.3.6 不同濃度HfCl4摻雜硫化鉍塊體的微觀結構 1615.3.7 不同濃度HfCl4摻雜硫化鉍塊體的電輸運性能 1645.3.8 不同濃度HfCl4摻雜硫化鉍塊體的熱輸運性能 1665.4 微/納米結構復合增強硫化鉍熱電性能 1685.4.1 不同復合比例的硫化鉍塊體的相結構 1685.4.2 不同復合比例的硫化鉍塊體的顯微結構 1685.4.3 不同復合比例的硫化鉍塊體的電輸運性能 1715.4.4 不同復合比例的硫化鉍塊體的熱輸運性能 1735.5 晶界阻隔層及調制摻雜提示Bi2S3熱電性能 1755.5.1 晶界阻隔層及調制摻雜Bi2S3材料的設計 1755.5.2 CuCl2摻雜Bi2S3塊體的熱電性能 1775.5.3 Bi2S3塊體引入阻隔層的熱電性能 1805.5.4 晶界阻隔層結合調制摻雜優(yōu)化Bi2S3熱電性能 1835.6 載流子調制與多相納米析出物協(xié)同優(yōu)化Bi2S3熱電性能 1935.6.1 PbBr2摻雜Bi2S3塊體的相結構 1935.6.2 PbBr2摻雜Bi2S3塊體的顯微結構 1935.6.3 PbBr2摻雜Bi2S3塊體的EPMA顯微分析 1945.6.4 PbBr2摻雜Bi2S3塊體的熱電性能 1945.6.5 PbBr2摻雜Bi2S3塊體的微觀結構 199參考文獻 201第6章 硫化鉍基熱電材料的液相法制備及性能 2046.1 溶液法鹵族酸摻雜提升Bi2S3熱電性能 2046.1.1 硫化鉍塊體不同壓力方向的相結構與熱電傳輸性能 2046.1.2 鹵族酸摻雜硫化鉍粉末的顯微結構 2056.1.3 鹵族酸摻雜硫化鉍塊體的顯微結構 2076.1.4 鹵族酸摻雜Bi2S3塊體的熱電傳輸性能 2086.1.5 水熱Cl摻雜的硫化鉍的微觀結構 2106.1.6 水熱Cl摻雜的硫化鉍塊體的熱電性能 2146.1.7 水熱Cl摻雜的硫化鉍塊體的顯微結構 2206.1.8 水熱Cl摻雜的硫化鉍塊體制備器件的熱電轉換效率 2246.2 溶液法Se-Cl共摻優(yōu)化Bi2S3熱電性能 2256.2.1 Se-Cl共摻Bi2S3粉體和塊體的相結構 2256.2.2 Se-Cl共摻Bi2S3粉末和塊體的微觀結構 2266.2.3 Se-Cl共摻Bi2S3塊體的XPS 2296.2.4 Se-Cl共摻Bi2S3塊體的電輸運性能 2306.2.5 Se-Cl共摻Bi2S3塊體的熱輸運性能 2326.2.6 Se-Cl共摻Bi2S3塊體的熱電優(yōu)值 2346.3 Bi2S3/FeCoNi復合材料的制備及熱電性能 2356.3.1 Bi2S3/FeCoNi復合材料的相結構 2356.3.2 Bi2S3/FeCoN復合材料塊體的微觀結構 2366.3.3 Bi2S3/FeCoNi復合材料的熱穩(wěn)定性 2416.3.4 Bi2S3/FeCoNi復合材料的XPS 2426.3.5 Bi2S3/FeCoNi復合材料的熱電性能 243參考文獻 248第7章 展望 252