水热法制备硫化铅基热电材料及其性能研究

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1、学校代码10530学号201110081268分类号O4852.24密级公开硕士学位论文水热法制备硫化铅基热电材料及其性能研究学位申请人鲜聪指导教师谢淑红教授学院名称材料与光电物理学院学科专业材料科学与工程研究方向新型能源材料与器件二〇一四年六月万方数据ThermoelectricPropertiesofPbS-BasedMaterailsSynthesizedbyHydrothermalMethodCandidateCongXianSupervisorProfessorShuhongXieCollegeFacultyofMaterials,Optoel

2、ectronicsandPhysicsProgramMaterialPhysicsandChemistrySpecializationNewEnergyMaterialsandDevicesDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtangUniversityDateJune,2014万方数据湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均

3、已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本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和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据湘潭大学硕士学位论文摘要在环境、能源危机日益严峻的今天，研发绿色环保的新型能源材料受到了世界各国的广泛重视。

4、热电材料作为一种可以直接将热能转换成电能的材料，在太阳能、地热、工业余热发电等能源领域有广阔的应用前景，同时其具有无污染、高效等特点，因此受到广大科研工作者的密切关注。本文以PbS为研究对象，采用水热法制备PbS粉末，然后通过放电等离子烧结(SPS)和冷压两种不同的成型工艺制备PbS块体，并对材料的微观结构和热电性能进行了表征。研究的主要内容如下：(1)采用水热法制备了PbS粉末，通过改变水热合成的温度、添加表面活性剂，研究了合成工艺参数对得到的PbS粉末形貌的影响。实验结果显示在不添加表面活性剂的情况下，合成的PbS晶粒具有树枝状的结构，并且随着合成温

5、度的增加，其平均晶粒尺寸减小。当添加表面活性剂后，PbS的晶粒尺寸进一步减小，并且形貌发生改变。(2)采用水热法分别在150°C和180°C下制备了PbS粉末，然后分别通过冷压和放电等离子烧结(SPS)两种工艺制备PbS块体材料，用扫描电子显微镜(SEM）表征烧结前后样品的微观形貌，发现冷压处理的样品有明显的裂纹。样品的热电性能测试结果显示，SPS和冷压处理样品的ZT都随温度的升高而增大，在测试的最高温度达到了最大的ZT值，分别为0.29和0.16。(3)采用水热法制备了Bi2S3掺杂的PbS粉末，然后通过放电等离子烧结(SPS)制备块体样品，较为系统的

6、研究了Bi2S3的掺杂量对PbS热电性能的影响。实验结果显示，适量的掺杂Bi2S3后所有样品的热导率有明显的降低，同时电导率显著的增加，ZT值随温度的升高而增加。当Bi2S3的掺杂量为1%时，样品的最大ZT值从0.29提高到0.55。(4)采用水热法制备了Bi2S3和Cu2S双掺的PbS粉末，然后通过放电等离子烧结(SPS)制备PbS块体材料。结果证明，我们成功地将Bi2S3和Cu2S掺杂进PbS粉末；并且掺杂Cu2S对晶粒的形貌和尺寸影响较小；当同时掺杂1%的Bi2S3和1%的Cu2S时，样品的功率因子和ZT值达到最大值，在773K，其对应值分别-1-

7、2为6.5μWcmk和0.83。关键字：热电材料；PbS；水热法；SPSI万方数据湘潭大学硕士学位论文AbstractToday,astheacceleratingofenvironmentalpollutionandenergycrisisproblemes,thedevelopmentofeco-friendlynewenergymaterialshavereceivedextensivelyattentionfromallovertheworld.Thermoelectricmaterialisakindofmaterialwhichcannoto

8、nlyconvertthermalenergyintoelectricalene