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文檔簡介
1、納米線由于量子限域效應(yīng)和強(qiáng)烈聲子界面散射而具有高的Seebeck系數(shù)和低的熱導(dǎo)率,被認(rèn)為是最具潛力的熱電材料。為了獲得高純度高質(zhì)量納米線,本文以同成分納米晶種作為模板,發(fā)展了一種自模板生長納米線的方法,分別制備了Bi、Te和Bi2Te3納米線,探索了納米線生長的影響因素,研究了納米線的物相組成、微觀結(jié)構(gòu)和生長機(jī)制,優(yōu)化了制備工藝。利用PEDOT良好的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和加工性,采用提拉鍍膜方法分別制備了PEDOT:PSS/Bi和PEDOT:
2、PSS/Bi2Te3復(fù)合薄膜,研究了復(fù)合薄膜的形貌和結(jié)構(gòu),探索了Bi和Bi2Te3納米線含量對復(fù)合薄膜電輸運性能的影響規(guī)律。得到如下主要成果:
(1)采用自模板生長法,以Bi晶種為模板,制備了直徑為40–50nm、長度為幾十微米的高純Bi納米線,研究了溫度、還原劑和晶種等因素對高純Bi納米線生長的影響。結(jié)果表明,控制溫度可以調(diào)節(jié)Bi的形核速率,最佳溫度是140℃;選擇還原性較弱的乙二醇作為還原劑可以使Bi的形核速率保持在較低的
3、水平;同成分晶種作為Bi納米線外延生長的模板有利于生成納米線。Bi納米線的生長方向為[112?0],其生長演變過程為Bi晶種→納米顆粒→納米簇→納米棒→納米線。
(2)采用自模板生長法,以Te晶種為模板,制備了直徑為40–50nm、長度為幾十微米的高質(zhì)量Te納米線,研究了溫度、晶種和表面活性劑等因素對高純Te納米線生長的影響。結(jié)果表明,控制溫度可以調(diào)節(jié)Te的形核速率,最佳溫度是140℃;利用同成分晶種作為Te納米線外延生長的模
4、板有利于生成納米線;選擇分子量較高的表面活性劑可以誘導(dǎo)Te沿其鏈與之配位,防止Te核聚集,使用PVP K90可以得到高長徑比的Te納米線。Te納米線的生長方向為[0001],其生長演變過程為Te晶種→納米顆?!{米棒→納米線。
(3)采用自模板生長法,以Te納米線為模板,制備了直徑為50–70nm、長度為幾微米到十幾微米的高純Bi2Te3納米線。實驗結(jié)果表明,Te納米線作為生長模板,可以阻止 Bi2Te3晶核多中心生長成球形納
5、米粒子,對Bi2Te3納米線的形成起著至關(guān)重要的作用。Bi2Te3納米線的主軸方向為[011?4?],Bi2Te3納米線的生長過程表現(xiàn)為Bi晶核向模板Te納米線擴(kuò)散并發(fā)生合金化反應(yīng)。
(4)采用提拉鍍膜法分別制備了PEDOT:PSS/Bi和PEDOT:PSS/Bi2Te3復(fù)合薄膜,研究了兩種復(fù)合薄膜的形貌、結(jié)構(gòu)和納米線含量變化對復(fù)合薄膜電輸運性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,PEDOT:PSS薄膜的電導(dǎo)率為42.7S/cm,PEDOT
6、:PSS/Bi和PEDOT:PSS/Bi2Te3復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率分別隨Bi和Bi2Te3納米線含量增加先增大后減??;Bi含量為0.4wt%時,PEDOT:PSS/Bi復(fù)合薄膜的最大電導(dǎo)率達(dá)95.9S/cm,與PEDOT:PSS薄膜相比提高了125%;Bi2Te3含量為0.6wt%時,PEDOT:PSS/Bi2Te3復(fù)合薄膜的最大電導(dǎo)率達(dá)82.6S/cm,與PEDOT:PSS薄膜相比提高了93%;兩種復(fù)合薄膜的Seebeck系數(shù)并無明顯變
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