2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、Bi2Te3及其合金的最高無量綱熱電優(yōu)值ZT接近于1,是目前室溫附近應(yīng)用得最好的熱電材料。納米結(jié)構(gòu)材料,如各種納米線和納米管,由于其熱導(dǎo)率的降低比電導(dǎo)率的降低更為顯著,材料的熱電優(yōu)值會顯著提高,而越來越引起人們的關(guān)注和研究。 本文采用超聲化學(xué)合成方法,以BiCl3、Te粉或Te化物為反應(yīng)前驅(qū)體,采用不同的合成工藝路線,制得Bi2Te3基納米粉末,應(yīng)用XRD、TEM等手段對合成粉末進(jìn)行了物相結(jié)構(gòu)和微觀形貌的分析。實驗研究和討論了B

2、i2Te3超聲化學(xué)合成過程中的化學(xué)反應(yīng)機理和形核長大機制。最后采用真空熱壓技術(shù),對部分Bi2Te3基納米粉末進(jìn)行熱壓,并測試了其熱電性能。本文主要取得以下研究結(jié)果。 1.以BiCl3和Te粉為原料,去離子水為溶劑,NaBH4為還原劑,NaOH為PH值調(diào)節(jié)劑,采用超聲化學(xué)合成方法制備了顆粒尺寸在20~30nm之間的Bi2Te3基熱電材料納米粉末。并研究了還原劑、反應(yīng)時間和添加劑EDTA對產(chǎn)物成分和微觀形貌的影響。研究表明,以NaB

3、H4為還原劑,250W功率超聲16h可以合成出單相Bi2Te3納米粉末。EDTA的添加對合成粉末的顆粒尺寸并無明顯影響,但EDTA的添加延長了合成單相Bi2Te3納米粉末的時間。 2.對超聲化學(xué)合成過程中生成Bi2Te3納米晶體提出了可能的形核機制。一種是通過溶液中的Bi、Te原子(或離子)之間的化學(xué)反應(yīng),形成單個Bi2Te3分子,并進(jìn)而通過分子之間的合并長大,形成穩(wěn)定的Bi2Te3晶核。第二種可能的途徑是通過Bi原子(或離子)

4、與Te晶體之間的表面反應(yīng)或在Te晶體層間的插入反應(yīng),形成Bi2Te3晶核。Bi2Te3晶體由于其晶格的各向異性特點,沿晶格基面的生長比沿c軸方向生長快得多,容易形成不規(guī)則多面體顆粒。 3.研究了Te源對超聲化學(xué)合成Bi2Te3納米管的影響,超聲功率為150W,反應(yīng)36h。分析發(fā)現(xiàn),不同Te源都可以超聲合成出單相Bi2Te3納米粉末,但對粉末微觀形貌有很大影響。當(dāng)以Na2TeO3為Te源時,可以合成出Bi2Te3納米管,管子直徑約

5、20nm,長約200nm,管壁厚約5nm。而當(dāng)以Te粉作為Te源時,合成的粉末全部由尺寸在20~30nm之間的顆粒組成。 4.以BiCl3和Na2TeO3為原料,去離子水為溶劑,NaBH4為還原劑,NaOH為PH值調(diào)節(jié)劑,添加絡(luò)合劑EDTA和分散劑SDBS,均可獲得單相Bi2Te3納米粉末。合成粉末由尺寸在10~30nm之間的顆粒組成。其中添加EDTA可以合成出納米管,管子直徑寬20~90nm,長度100~300nm,管壁厚5~

6、10nm。 5.分析比較了超聲化學(xué)法和低溫濕化學(xué)法合成Bi2Te3納米粉末的區(qū)別。相同點為兩種方法設(shè)備簡單,易于操作,反應(yīng)條件溫和。不同點為合成產(chǎn)物的形貌不一樣。相同原料配比,超聲化學(xué)法合成的Bi2Te3粉末含有納米管,低溫濕化學(xué)法合成的粉末形貌則為珠鏈狀顆粒。 6.熱電性能測試分析表明,超聲合成粉末經(jīng)熱壓得到試樣為n型材料,Seebeck系數(shù)隨著溫度的升高而降低,最大Seebeck系數(shù)數(shù)值出現(xiàn)在室溫附近,約為122μV

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