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(chǔ)理論 21.2.1 塞貝克效應(yīng) 31.2.2 佩爾捷效應(yīng) 41.2.3 湯姆孫效應(yīng) 51.3 熱電材料的性能參數(shù) 61.3.1 熱電優(yōu)值、熱電轉(zhuǎn)換效率與性能系數(shù) 61.3.2 電導(dǎo)率 71.3.3 塞貝克系數(shù) 91.3.4 熱導(dǎo)率 101.4 熱電參數(shù)優(yōu)化 121.4.1 電導(dǎo)率的優(yōu)化 121.4.2 塞貝克系數(shù)的優(yōu)化 131.4.3 熱導(dǎo)率的優(yōu)化 151.5 熱電材料的應(yīng)用 181.5.1 放射性同位素?zé)犭娛桨l(fā)電機(jī) 181.5.2 太陽(yáng)能熱電發(fā)電機(jī) 201.5.3 生物熱源供電設(shè)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(cè)試 231.6.1 X射線衍射物相分析 231.6.2 場(chǎng)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(jié) 241.6.5 X射線光電子能譜 251.6.6 樣品密度測(cè)試 251.6.7 電傳輸性能測(cè)試 251.6.8 熱傳輸性能測(cè)試 271.6.9 霍爾效應(yīng)測(cè)試 281.6.10 電子探針 281.6.11 超聲模量測(cè)試系統(tǒng) 281.6.12 紫外可見近紅外分光光度計(jì) 281.6.13 小型熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)試系統(tǒng) 29參考文獻(xiàn) 29第2章 熱電材料研究進(jìn)展 352.1 熱電材料的整體研究進(jìn)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(jìn)展 402.2.1 碲化鉍基熱電材料的基本性質(zhì) 402.2.2 碲化鉍基材料的熱電性能研究進(jìn)展 432.3 硫化鉍熱電材料研究進(jìn)展 452.3.1 硫化鉍材料基本性質(zhì) 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(xiàn) 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(jié)工藝對(duì)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(duì)n型碲化鉍熱電性能的影響 603.4 燒結(jié)工藝對(duì)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(duì)Bi2Te2.7Se0.3熱電性能及力學(xué)性能的影響 683.5.1 Bi2S3納米棒對(duì)Bi2Te2.7Se0.3相結(jié)構(gòu)的影響 683.5.2 復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)表征及形成機(jī)理 713.5.3 Bi2S3納米棒對(duì)Bi2Te2.7Se0.3熱電性能的影響 743.5.4 Bi2S3納米棒改性的重復(fù)性及樣品轉(zhuǎn)換效率探究 803.5.5 Bi2S3納米棒對(duì)Bi2Te2.7Se0.3力學(xué)性能的影響 823.6 硬質(zhì)相Ru納微顆粒彌散增強(qiáng)n型商業(yè)碲化鉍材料熱電性能及力學(xué)性能研究 853.6.1 Ru納微復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)商業(yè)碲化鉍物相及微觀結(jié)構(gòu)的影響 853.6.2 Ru納微復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)商業(yè)碲化鉍熱電傳輸?shù)挠绊懠皺C(jī)制 883.6.3 Ru納微復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)商業(yè)碲化鉍熱電轉(zhuǎn)換效率的影響 913.6.4 Ru納微復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)商業(yè)碲化鉍力學(xué)性能的影響 94參考文獻(xiàn) 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(cè)試方向?qū)型碲化鉍熱電性能的影響 1004.1.2 p型碲化鉍的組分調(diào)控對(duì)熱電性能的影響 1034.2 CsBr摻雜對(duì)p型碲化鉍熱電性能的影響 1054.2.1 CsBr摻雜對(duì)p型碲化鉍微觀結(jié)構(gòu)的影響 1054.2.2 CsBr摻雜對(duì)p型碲化鉍電性能的影響 1104.2.3 CsBr摻雜對(duì)p型碲化鉍熱性能的影響 1134.3 Cu1.8S摻雜對(duì)p型碲化鉍熱電性能和力學(xué)性能及適用溫區(qū)調(diào)整 1144.3.1 Cu1.8S摻雜對(duì)p型碲化鉍微觀結(jié)構(gòu)的影響 1144.3.2 Cu1.8S摻雜對(duì)p型碲化鉍熱電性能的影響 1174.3.3 Cu1.8S摻雜對(duì)p型碲化鉍力學(xué)性能的影響 1234.3.4 SnO2復(fù)合對(duì)于BST+0.3wt%Cu1.8S微觀結(jié)構(gòu)的影響 1234.3.5 SnO2復(fù)合對(duì)于BST+0.3wt%Cu1.8S電性能的影響 1264.3.6 SnO2復(fù)合對(duì)于BST+0.3wt%Cu1.8S熱性能的影響 1294.4 復(fù)合金屬Ir對(duì)p型碲化鉍熱電性能的影響 1304.4.1 復(fù)合金屬Ir對(duì)p型碲化鉍微觀結(jié)構(gòu)的影響 1304.4.2 復(fù)合金屬Ir對(duì)p碲化鉍電性能的影響 1344.4.3 復(fù)合金屬Ir對(duì)p碲化鉍熱性能的影響 135參考文獻(xiàn) 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(qiáng)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(jié)構(gòu) 1395.1.2 SnX4（X=F，Cl，Br，I）摻雜硫化鉍塊體的微觀結(jié)構(gòu) 1395.1.3 SnX4（X=F，Cl，Br，I）摻雜硫化鉍塊體的電輸運(yùn)性能 1415.1.4 SnX4（X=F，Cl，Br，I）摻雜硫化鉍塊體的熱輸運(yùn)性能 1445.2 不同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子氯化物摻雜增強(qiáng)硫化鉍熱電性能 1465.2.1 不同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子氯化物摻雜硫化鉍塊體的相結(jié)構(gòu) 1465.2.2 不同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子氯化物摻雜硫化鉍塊體的微觀結(jié)構(gòu) 1465.2.3 不同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子氯化物摻雜硫化鉍塊體的電輸運(yùn)性能 1485.2.4 不同價(jià)態(tài)陽(yáng)離子氯化物摻雜硫化鉍塊體的熱輸運(yùn)性能 1525.3 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）摻雜增強(qiáng)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(jié)構(gòu) 1535.3.2 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）摻雜硫化鉍塊體的微觀結(jié)構(gòu) 1545.3.3 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）摻雜硫化鉍塊體的電輸運(yùn)性能 1555.3.4 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）摻雜硫化鉍塊體的熱輸運(yùn)性能 1595.3.5 不同濃度HfCl4摻雜硫化鉍塊體的相結(jié)構(gòu) 1615.3.6 不同濃度HfCl4摻雜硫化鉍塊體的微觀結(jié)構(gòu) 1615.3.7 不同濃度HfCl4摻雜硫化鉍塊體的電輸運(yùn)性能 1645.3.8 不同濃度HfCl4摻雜硫化鉍塊體的熱輸運(yùn)性能 1665.4 微/納米結(jié)構(gòu)復(fù)合增強(qiáng)硫化鉍熱電性能 1685.4.1 不同復(fù)合比例的硫化鉍塊體的相結(jié)構(gòu) 1685.4.2 不同復(fù)合比例的硫化鉍塊體的顯微結(jié)構(gòu) 1685.4.3 不同復(fù)合比例的硫化鉍塊體的電輸運(yùn)性能 1715.4.4 不同復(fù)合比例的硫化鉍塊體的熱輸運(yùn)性能 1735.5 晶界阻隔層及調(diào)制摻雜提示Bi2S3熱電性能 1755.5.1 晶界阻隔層及調(diào)制摻雜Bi2S3材料的設(shè)計(jì) 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(jié)合調(diào)制摻雜優(yōu)化Bi2S3熱電性能 1835.6 載流子調(diào)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(jié)構(gòu) 1935.6.2 PbBr2摻雜Bi2S3塊體的顯微結(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu) 199參考文獻(xiàn) 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(jié)構(gòu)與熱電傳輸性能 2046.1.2 鹵族酸摻雜硫化鉍粉末的顯微結(jié)構(gòu) 2056.1.3 鹵族酸摻雜硫化鉍塊體的顯微結(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu) 2206.1.8 水熱Cl摻雜的硫化鉍塊體制備器件的熱電轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu) 2256.2.2 Se-Cl共摻Bi2S3粉末和塊體的微觀結(jié)構(gòu) 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(yùn)性能 2306.2.5 Se-Cl共摻Bi2S3塊體的熱輸運(yùn)性能 2326.2.6 Se-Cl共摻Bi2S3塊體的熱電優(yōu)值 2346.3 Bi2S3/FeCoNi復(fù)合材料的制備及熱電性能 2356.3.1 Bi2S3/FeCoNi復(fù)合材料的相結(jié)構(gòu) 2356.3.2 Bi2S3/FeCoN復(fù)合材料塊體的微觀結(jié)構(gòu) 2366.3.3 Bi2S3/FeCoNi復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性 2416.3.4 Bi2S3/FeCoNi復(fù)合材料的XPS 2426.3.5 Bi2S3/FeCoNi復(fù)合材料的熱電性能 243參考文獻(xiàn) 248第7章 展望 252