靜電紡絲法制備P-N型熱電氧化物復(fù)合納米纖維.pdf

1、熱電材料是一種能直接將廢熱轉(zhuǎn)換為電能的環(huán)保型功能材料，它的出現(xiàn)與發(fā)展給人們緩解環(huán)境污染和減小能源危機(jī)帶來了希望。材料的低維化和微型器件的興起促使了納米結(jié)構(gòu)熱電材料的發(fā)展，具有特殊結(jié)構(gòu)的熱電復(fù)合納米纖維由于擁有潛在的綜合優(yōu)異性能，從而備受關(guān)注。本文以氧化物熱電納米材料為研究對象，采用靜電紡絲技術(shù)結(jié)合溶膠-凝膠法，制備了多種P型和N型熱電納米纖維，通過改進(jìn)紡絲噴嘴，成功制備了具有并行結(jié)構(gòu)的P-N型熱電復(fù)合納米纖維，并對這些納米纖維進(jìn)行了一系

2、列的微觀結(jié)構(gòu)表征。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.通過靜電紡絲法結(jié)合適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に?，成功制備了Ca3Co4O9以及Co3O4兩種P型單相熱電納米纖維。形貌觀察結(jié)果表明，Ca3Co4O9纖維是由納米晶粒團(tuán)聚形成的，由于退火溫度高，晶粒尺寸大，陶瓷纖維表面粗糙；Co3O4陶纖維退火后表面光滑，由于聚合物的的燃燒和晶粒的結(jié)晶直徑縮小了一倍。
　　2.通過靜電紡絲法成功制備了CaMnO3、TiO2、ZnO及Zn0.96Al0.02Ga0

3、.02O四種N型熱電氧化物纖維。并摸索得到CaMnO3的最佳退火工藝條件是在800℃燒結(jié)4h，而TiO2和ZnO則是在500℃下退火2h。一系列的顯微形貌觀察結(jié)果表明，制備得到的4種N型熱電陶瓷纖維致密緊實(shí)，纖維尺寸均勻且直徑大小可隨參數(shù)調(diào)整控制。另外ZnO與Zn0.96Al0.02Ga0.02O纖維的表面電勢結(jié)果表明，摻雜能提高熱電材料的表面電勢，間接說明了適量的摻雜能提高陶瓷的熱電性能。
　　3.通過并行靜電紡絲技術(shù)，采用自制

4、并列型紡絲噴嘴，成功制備了具有并列結(jié)構(gòu)的P-N型Ca3Co4O9-CaMnO3、Co3O9-TiO2熱電氧化物復(fù)合纖維。SEM和TEM結(jié)果清晰的表明了并列型復(fù)合纖維是由兩根獨(dú)立平直的纖維結(jié)合在一起形成，退火前后復(fù)合纖維的并列結(jié)構(gòu)保持完整，纖維結(jié)合緊密，尺寸均勻，其中二元體系的Co3O9-TiO2陶瓷纖維表面較三元體系的Ca3Co4O9-CaMnO3更光滑平整。XRD和EDS結(jié)果表明并列結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維由兩種不同物相的P型和N型熱電氧化物纖