硫化亚锡热电材料的可控制备及性能研究

《硫化亚锡热电材料的可控制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号密级uDc注1学位论文硫化亚锡热电材料的可控制备及性能研究(题名和副题名)陈乙德(作者姓名)指导教师王超教授电子科技大学成都(姓名、职称、单位名称)申请学位级别硕士学科专业电气工程提交哞文日论文答辩日期学位授芋单位和日期电子科技大学冫丨g年侈月答辩委员会主席评阅人注h注明《国际十进分类法tIDC》的类号。CoⅡtroⅡablesyⅡth0sio0Ⅱdoroperti0sstudyof哎anmoussuIⅡdethermoeIectricmateriaIs-AMaster‰sissubmittedtoUniverohyofElectronicscie卩oe卩ndTeChnology

2、ofChinaDisc0line∶EIectricalEngineeⅡngAu伍o玎ChenYidesupervlsor∶ProiWangChaoschoo⒈schoolofEIectronicscieⅡceandEngiηe。ⅡⅡg独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果∞据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名:%6色日期:zOlg年纟月

3、‘日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)储签各即签各日期:”丿F年‘月r日摘要摘要研究表明世界范围内使用的能源中其中有三分之二的能量以废热的形式释放到了大气中，因此将这些尚未开发的可再生废热能源加以利用具有巨大的经济和环境效益。热电材料是一种使用温度梯度产生电能的新型清洁功能性材料，在能源问题日趋严重的当今社

4、会，通过研究来提升热电材料的转换效率进而加快热电材料商用化进程具有重要的意义。化学沉淀法作为一种工艺简单、成本低、所得粉体功能良好的一种合成办法，已引起国际材料科学界的普遍关注，并得到迅速发展。本工作采用化学沉淀法结合快速热压烧结法合成并制备了SnS块体热电材料，并研究了不同退火温度对块体样品形貌以及热电性能的影响，同时初步探索了SnS块体样品热电性能的各向异性。对于923K退火的样品，在平行于热压方向得到了热电性能最优的ZT值0.41，其中热导率在848K能够达到极低的0.29W/(m*K)。此外，实验结果表明，三种不同的退火温度得到了三种不同微观形貌的块体样品，分析可知SnS的热电

5、性能可以通过改变块体样品的微观形貌来调节。本工作提供了一种新的简单方法来获取具有高ZT值的SnS，这将为寻觅新型热电材料提供新的思绪，硫化亚锡热电性能能够在此工作的基础上通过合理的掺杂做进一步改善。机械合金法作为目前材料掺杂有效的手段之一，在热电材料领域有着广泛的应用。由于化学沉淀法无法对材料进行精确而有效的掺杂，为了进一步提升SnS的热电性能，本论文采用机械合金法对SnS进行不同元素的掺杂尝试。对于掺杂量为2%Li的样品，掺杂能够有效的提高SnS的载流子浓度进而提高材料的电导率，研究发现掺杂增大了样品内部缺陷程度从而有效的降低其热导率，ZT值在848K时达到0.66，是本论文中合成的

6、纯相SnS的ZT值2倍多，是文献中纯相SnS的3倍多，因此掺杂锂元素对于提升硫化亚锡热电性能是一种非常有效的方法。同时对硫化亚锡进行了单元素I掺杂和Ni掺杂以及双元素的I、Cu掺杂，发现这些掺杂都能够有效降低SnS的热导率，其中掺杂量为1%Ni的样品最低热导率在848K能够达到0.23W/(m*K)，与纯相硫化亚锡比在相同温度点热导率降低了约50%，是本论文中SnS热导率最低的样品。最后尝试对SnS进行碳纳米管复合实验，复合碳纳米管能够在一定程度上增大硫化亚锡的电导率，同时可以有效的降低其热导率，但是并不能从整体提高SnS的热电性能。关键词：热电材料，快速热压烧结，SnS，机械合金法，

7、掺杂IABSTRACTABSTRACTWithmorethantwo-thirdsofworldwideutilizedenergybeingwastedasheatreleasingtoatmosphereinvain,itisofgreateconomicandenvironmentalbenefittocapturethislargelyuntappedwasteheattogenerateemission-freerenewablepo