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《βznlt4gtsblt3gt基納米復(fù)合材料的制備、表征與熱電性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要B-Zn4Sb3是最具有應(yīng)用前景的中溫?zé)犭姴牧现?。但由于其本身是重摻雜半導(dǎo)體化合物，摻雜引起的微結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)變化很難有效調(diào)節(jié)載流子的輸運特性，如何優(yōu)化p．Zn4Sb3化合物的熱電性能是亟待探索的課題。本文研究了真空熔融緩冷法合成單相p—Zn4Sb3化合物的控制工藝，在此基礎(chǔ)上采用化學(xué)包覆法結(jié)合放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)鋁U備了納米Si02、納米Cu單一包覆和復(fù)合包覆的p．Zn4Sb3基納米復(fù)合材料；重點研究了包覆層及其厚度對復(fù)合材料的電、熱輸運特性和機械強度的影響。采用抗酸、堿穩(wěn)定性實驗方法確定了在D—Zn4Sb3粉體表面化學(xué)包覆納米Si02的工藝，利用
2、該工藝制備了一系列納米Si02均勻包覆p-Zn4Sb3的Si02／p．Zn4Sb3納米復(fù)合粒子。這些復(fù)合粒子經(jīng)SPS形成的無裂紋復(fù)合材料的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率均低于單組分p．Zn4Sb3材料，且隨著納米si02包覆層厚度的增加而逐漸下降；Seebeck系數(shù)高于單組分B-Zn4Sb3材料，但高溫區(qū)的增幅明顯高于低溫區(qū)的增幅。納米Si02包覆層厚度為12nln的復(fù)合材料的熱導(dǎo)率最低，460K時僅為0．56W·m-1．K-1，該復(fù)合材料Z丁值在700K達到0．87，比單組分p．Zn4Sb3材料(刁kO．67)提高了30％，但低溫區(qū)的刀值低于單組分D．Zn4Sb3材料。確定了液相還原法制備單相納米Cu
3、的優(yōu)化工藝，并通過原位液相還原和化學(xué)鍍方法制備了一系列納米Cu均勻包覆p．Zn4Sb3的Cu／B．Zn4Sb3納米復(fù)合粒子。這些復(fù)合粒子經(jīng)SPS燒結(jié)形成的無裂紋洲B．Zn4Sb3納米復(fù)合材料的導(dǎo)電機制發(fā)生顯著變化，表現(xiàn)出本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性；Seebeek系數(shù)隨著溫度的升高先大幅度增大然后又逐漸降低；熱導(dǎo)率高于單組分p．Zn4Sb3材料的熱導(dǎo)率，且隨著納米Cu包覆層厚度增加而逐漸增大。采用化學(xué)包覆法制備了一系列納米Cu和納米Si02復(fù)合包覆p．ZmSb3的Cu(Si02)／p．Zn4Sb3納米復(fù)合粒子。這些復(fù)合粒子經(jīng)SPS燒結(jié)形成的無裂紋Cu(Si02．)／]B-Zn4Sb3納米復(fù)合材料
4、的熱電輸運特性表現(xiàn)為，包覆層厚度小于6nm時，復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨溫度升高先逐漸降低后略有升高、Seebeck系數(shù)逐漸升高，呈重摻雜半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性；大于6nln時，隨溫度升高復(fù)合材料的電導(dǎo)率逐漸升高、Seebeck系數(shù)先升高后降低，表現(xiàn)出本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。包覆層武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文厚度為3nm時，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率最低，該材料的Z丁值在700K達O．88，比單組分p—Zn4Sb3材料(ZT=0．67)提高了31％。與單組分[B-ZmSb3材料相比，S102／13．Zn4Sb3、Cu／D·Zn4Sb3和Cu(Si02)／lB．Zn4Sb3三種納米復(fù)合材料的抗壓強度均增大，最大增幅達到
5、193％。關(guān)鍵詞：J3-Zn4Sb3，化學(xué)包覆法，納米復(fù)合材料，熱電性能，力學(xué)性能II武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACT13-Zn4Sb3isoneofthepromisingthermoelectricmaterialsinthemoderatetemperaturerange．Dopingappearsdifficulttochangethecarriertransportpropertiesduetothefactthatp—Zn4Sb3isalreadyheavlydopedcompound．Therefore，theresearchofoptimizationthermo
6、electricpropertiesofp—Zn4Sb3compoundisoneoftheurgentissues．Inthisthesis，Single-phaseIB-Zn4Sbacompoundpowderswereproducedbymeltinginanevacuatedquartzampoulefollowedbyslowlycooling．Si02／p-Zn4Sb3，cu／p—Zn4Sb3andCu(Si02)／fl—Zn4Sb3nanocompositepowdersandnanocompositematerialswerepreparedbychemicalcoati
7、ngandSparkPlasmaSintering(SPS)．Theeffectsofthecoatinglayerthicknessesofnano—sizedSi02andCuparticlesonthermoelectricpropertiesandmechanicalstrengthofthreenanocompositematerialshadbeenemphaticallyinvestigated．Si02／P—ZmSb
