碲化鉍及鋯鎳錫基熱電材料制備及性能研究.pdf

1、熱電材料是一種能將熱能轉(zhuǎn)化為電能的新型能源材料，它在廢熱能源回收方面有著廣泛的應(yīng)用前景。熱電材料的性能由無量綱 ZT值的來評估：ZT=PF*T/K，PF=S2σ，其中PF為功率因子，K為熱導(dǎo)率，S為賽貝克，σ為電導(dǎo)率，T為溫度。本論文在傳統(tǒng)熱電材料體系復(fù)合改性以及熱電材料制備新方法的探索方面開展了系列研究，主要包括三個方面：第一，碲化鉍基復(fù)合熱電材料的制備及性能研究；第二， ZrNiSn基半休氏勒（half-Heusler）合金的制備及

2、性能研究；第三，NbFeSb基半休氏勒（half-Heusler）合金的制備及性能研究。具體內(nèi)容如下：
　?。?）用高能球磨和高溫高壓燒結(jié)方法得到Bi0.48Sb1.52Te3/Mn0.8Cu0.2Sb2Se4復(fù)合材料，對樣品進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和性能表征。結(jié)果顯示，基體材料中出現(xiàn)了MnSe納米粒子，有效降低了體系的熱導(dǎo)。在復(fù)合2mol％ Mn0.8Cu0.2Sb2Se4的Bi0.48Sb1.52Te3樣品中，熱電性能達(dá)到了最優(yōu)，在T=

3、375 K時ZT達(dá)到最大為1.43，相對于基體樣品ZT提高將近40%。
　?。?）提出了新型機(jī)械化學(xué)法制備具有特殊缺陷結(jié)構(gòu)的 ZrNiSn基半休氏勒（half-Heusler）合金熱電材料，有效降低其熱導(dǎo)。用鹵化物原料和堿金屬在高能球磨機(jī)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并將球磨后的樣品進(jìn)行高溫高壓燒結(jié)（SPS），最終得到的樣品中發(fā)現(xiàn)高密度晶界位錯結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對聲子有較強(qiáng)的散射作用，大大的降低了樣品熱導(dǎo)率，提升了樣品的熱電性能。
　?。?）采

4、用新型機(jī)械化學(xué)法，成功制備出 NbFeSb基半休氏勒（half-Heusler）合金熱電材料。在制備出的Nb0.8Ti0.2FeSb樣品中，由于較小的晶粒尺寸和高密度位錯結(jié)構(gòu)，使得摻雜樣品的熱導(dǎo)率比較低。對同一 Nb0.8Ti0.2FeSb摻雜組分進(jìn)行不同實驗條件的研究，發(fā)現(xiàn)Nb0.8Ti0.2FeSb樣品在SPS保溫4小時性能達(dá)到最優(yōu)。研究結(jié)果顯示，利用機(jī)械化學(xué)法制備的半休氏勒合金材料具有低熱導(dǎo)率，高熱電優(yōu)值 ZT，說明新型合成方法制