ZnO基熱電材料的摻雜改性及微結(jié)構(gòu)調(diào)控.pdf

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1、密級(jí)：＆開(kāi)＿＿方口密論文編號(hào)Ｈ寺奪枝禾辱ＩＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ博？ｉ論文論文題目：ＺｎＯ基熱電材料的慘雜改性及微結(jié)構(gòu)調(diào)擅學(xué)號(hào)Ｂ２０１１０３１０：作者：張代兵＿＿＿＿專業(yè)名稱：才才半斗科學(xué)與工程２０１６年１２月１５日ＺｎＯ基熱電材料的慘雜改性及微結(jié)構(gòu)調(diào)控ＤｏｐｉｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｏｎｇＺｎＯ－ｂａｓｅｄｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌ研究生姓名

2、：張代兵指導(dǎo)教師姓名：張波萍北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院北京１０００８３，中國(guó)ＤｏＤ－ｃｔｏｒＤｅｇｒｅｅＣａｎｄｉｄａｔｅ：ａｉｂｉｎｇＺｈａｎｇｒｖ－Ｓｕｐｅｉｓｏｒ：ＢｏｐｉｎｇＺｈａ打ｇＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅ打ｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｅｎｃｅａ打ｄＴｅｃｈｎｏｏＢｅｉｉｎｙｉｌｇｙｊｇ３０Ｘｕｅｙｕａｎ民ｏａｄ，ＨａｉｄｉａｎＤｉｓｔｒｉｃｔＢｅｉ．ｉｎ１０００８３，ＰＲ．ＣＨＩＮＡｊｇＴＢ３２公開(kāi)分類號(hào)：：密級(jí)Ｕ１０

3、°°８ＤＣ：單位代碼：北京科技大學(xué)博±學(xué)位論文ＺｎＯ基熱電材料的慘雜改性及微結(jié)構(gòu)調(diào)控胃．張代兵作者：指導(dǎo)教師：?jiǎn)挝唬海爮埐ㄆ迹壉本┛萍即髮W(xué)指導(dǎo)小組成員；單位；單位：論文提交日期；２０１６年１２月１５日學(xué)位授予單位：北京科技大學(xué)北京科技大學(xué)博±學(xué)位論文致謝本論文的研究工作是在導(dǎo)師張波萍教授的悉也指導(dǎo)下完成的，在此表示由衷的感謝！從課題選定、研究方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程到論文的修改和完成都一一傾注了張老師大量的屯、血，學(xué)生的成長(zhǎng)離不開(kāi)您點(diǎn)滴的培養(yǎng)。張老師淵博的知識(shí)底蘊(yùn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度、積極樂(lè)觀的人生態(tài)度都時(shí)刻

4、感染著我，終身受益。生活中，張老師為了培養(yǎng)我們積極樂(lè)觀的生活態(tài)度，帶領(lǐng)我們勇攀一座座高山一、踏過(guò)條條河流，讓我們?cè)诳蒲兄嗄芨惺艿绞澜绲拿利悺Ｖ担崳姶苏撐耐瓿芍H！，謹(jǐn)向張老師致Ｗ最誠(chéng)孽的謝意感謝清華大學(xué)李敬鋒教授在實(shí)驗(yàn)測(cè)試和論文寫作上給予的支持與幫助。感謝中科院理化所周敏老師、山東大學(xué)劉建老師、清華大學(xué)譚晴、魏天然、李宗岳博±在實(shí)驗(yàn)測(cè)試上給予的幫助。感謝本課題組的葛振華師兄、趙磊博±、朱立峰博±、劉耀春博±、江珊碩±、韓成功碩±、張麗娟碩±在實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)中給予的幫助。感謝本課題組麻琳、劉云、葉道盛、許福、劉圣亮、靜、王明軍、朱永濱、羅銀師弟師妹的陪

5、伴。感謝多年來(lái)所有在學(xué)習(xí)和生活上支持和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和親人們?。崳娨辉改銈兩】担。崳?、幸福、平安－－Ｉ北京科技大學(xué)博±學(xué)位論文摘要熱電材料在廢熱發(fā)電、空調(diào)及冰箱制冷等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，近年來(lái)受到了越來(lái)越大的關(guān)注。氧化物熱電材料具有抗氧化、耐高溫、并且無(wú)污染、無(wú)毒性、制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在中高溫?zé)犭姂?yīng)用領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。本論文著眼于ｎ型氧化辟（ＺｎＯ）熱電材料，采用固相反應(yīng)法（ＳＳＲ）和水熱合成（ＨＳ）法制備化合物前驅(qū)粉體，采用放電等離子燒結(jié)法（ＳＰＳ）制備多晶塊體材料，并通過(guò)Ａａ，１、Ｎｉ、Ｇ等元素滲雜改性優(yōu)化載流

6、子濃度通過(guò)織構(gòu)化與納微復(fù)合結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化載流子遷移率、降低熱導(dǎo)率，達(dá)到優(yōu)化ＺｎＯ熱電性能目的。７３－Ｋ的條在不同的燒結(jié)溫度１１１３２３件下，通過(guò)ＳＳＲ結(jié)合ＳＰＳ技術(shù)制備ＺｎＡｌ〇塊體材料。隨著燒結(jié)溫度的增加，ＺｎＡｂ化了致密并且晶粒較小的〇．９６〇．〇４第二相含量逐漸增加。１２２３Ｋ時(shí)燒結(jié)樣品在８２３Ｋ時(shí)取得最大功率因子－—＊ｉ２４．０１ｘｌ（ＴＷｍＫ。１１７３１＾時(shí)燒結(jié)樣品因其較小的晶粒尺寸及２１１八１２化第二相＇＇ｉ的偏析，在７７３Ｋ時(shí)取得較低熱導(dǎo)率２４２ＷｍＩＣＺｒ１１．及最優(yōu)值化。＝．ＨＳＳＰＳ技術(shù)制備了構(gòu)化ＡＡｌ．和１?wèi)K－０（ｘ００

7、．０１０．０２０通過(guò)織雜Ｚｎｘ，，０４）ｉ，，３＋￣。？０．６的織構(gòu)度，因水熱過(guò)程中高的ＰＨ值塊體塊體樣品獲得了８．５９．０，Ａ１的固溶度較低，同時(shí)并未檢測(cè)到ＺｎＡｌ２〇４第二相。織構(gòu)樣品容易獲得較高的電子遷移率，隨著測(cè)試濕度由３７３Ｋ增加至５７３Ｋ，Ｚｎ〇Ａｌ〇樣品的電導(dǎo)．９６〇．〇４－－ｉｉ率由６８．２Ｓｃｍ增加至７４９．２Ｓｃｍ。最終，Ｚｎ〇．９６Ａｌ〇．〇４〇樣品在５７化時(shí)取得最４—ＷｎＶｉ２大功率因子４．７ｘｌ（ｙＫ：。．ＡｌＮ．通過(guò)ＨＳ和ＳＰＳ