Bi2Te3-Sb2Te3基納米復合熱電材料的水熱合成及性能研究.pdf

1、熱電材料是一種能將熱能和電能直接轉(zhuǎn)換的功能材料，在溫差電致冷和溫差發(fā)電方面具有重要的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)Bi2Te3基合金熱電優(yōu)值ZT在1左右，是目前室溫附近性能較好的熱電材料。而近年來不少學者把目光轉(zhuǎn)向了性能更好的Bi2Te3-Sb2Te3基納米復合熱電材料以及Sb2Te3單相合金。本文先采用一步水（溶劑）熱法合成出Bi2Te3及Sb2Te3單相，然后在三元合金復合材料的研究中，嘗試了Sb2Te3-Bi2Te3基材料的二次（兩步）水熱法合成

2、實驗；采用一步混合水熱法制備出BixSb2-xTe3三元合金；通過物理混合法制備Bi2Te3/Sb2Te3三元復合材料并測試了其電性能。
　　以N2H4·H2O為還原劑分別在水熱條件與溶劑熱（乙醇）條件下合成出了Bi2Te3單相粉體。SEM分析表明后者環(huán)境下的產(chǎn)物更均勻，但尺寸顆粒相對較大。電性能測試表明合成的樣品均為n型半導體，雖然后者環(huán)境下樣品的電導率不到前者的1/8，但Seebeck系數(shù)比前者明顯高出許多，達到-98μV/K

3、，這主要由于樣品的微觀形態(tài)與雜質(zhì)Te的含量不同所引起。
　　240℃，48h水熱條件下合成出了純相的 Sb2Te3六角片。研究表明反應(yīng)時間，堿濃度直接影響著Sb2Te3的純度其次是形貌；溫度對Sb2Te3六角晶片的厚度有著重要影響；不同的Te源會導致Sb2Te3晶片形態(tài)、尺寸的變化，主要是由于形核機理的不同而導致晶核數(shù)量上的差異所引起；表面活性劑EDTA-2Na使晶體變得更寬大主要取決于自身與Sb3+的配位作用，而PVP通過改變水

4、熱環(huán)境導致產(chǎn)物中有大量的不規(guī)則Sb2Te3塊狀晶粒存在。
　　先以K(SbO)C4H4O6，Te粉為原料，N2H4·H2O為還原劑，水熱合成出富Te的Sb2Te3+x前驅(qū)粉體，再以此為原料再加入Bi(NO3)3·5H2O等進行第二次水熱合成，最終得到具有部分核殼結(jié)構(gòu)的Sb2Te3-(Bi2Te3)x/3的納米復合材料。XRD測試表明在第二步水熱合成過程中過量的Te已經(jīng)得了到最大程度的利用。SEM及EDAX分析表明Sb2Te3-(B