全新正版铋系热电材料的制备与能9787030753502科学出版社

目录

前言

章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 热电材料的基础理论 2

1.2.1 塞贝克效应 3

1.2.2 佩尔捷效应 4

1.. 汤姆孙效应 5

1.3 热电材料的能参数 6

1.3.1 热电优值、热电转换效率与能系数 6

1.3.2 电导率 7

1.3.3 塞贝克系数 9

1.3.4 热导率 10

1.4 热电参数优化 12

1.4.1 电导率的优化 12

1.4.2 塞贝克系数的优化 13

1.4.3 热导率的优化 15

1.5 热电材料的应用 18

1.5.1 放同位素热电式发电机 18

1.5.2 太阳能热电发电机 20

1.5.3 生物热源供电设备 21

1.5.4 温度传感及控制装置 22

1.5.5 水分收集装置 22

1.6 热电材料的表征及能参数测试

1.6.1 X线衍物相分析

1.6.2 场发扫描显微镜 24

1.6.3 高分辨透显微镜 24

1.6.4 放等离体烧结 24

1.6.5 X线光能谱 25

1.6.6 样品密度测试 25

1.6.7 电传输能测试 25

1.6.8 热传输能测试 27

1.6.9 霍尔效应测试 28

1.6.10 探针 28

1.6.11 超声模量测试系统 28

1.6.12 紫外可见近红外分光光度计 28

1.6.13 小型热电转换效率测试系统 29

参考文献 29

第2章 热电材料研究进展 35

2.1 热电材料的整体研究进展 35

2.1.1 室温区热电材料 35

2.1.2 中温区热电材料 37

2.1.3 高温区热电材料 38

2.2 碲化铋热电材料研究进展 40

2.2.1 碲化铋基热电材料的基本质 40

2.2.2 碲化铋基材料的热电能研究进展 43

. 硫化铋热电材料研究进展 45

..1 硫化铋材料基本质 46

..2 硫化铋材料优化方法 48

.. 硫化铋材料研究现状 49

参考文献 51

第3章 n型碲化铋基热电材料的制备及能研究 56

3.1 熔炼及烧结工艺对n型碲化铋热电能的影响 56

3.2 n型碲化铋热电能的各向异 57

3.3 熔炼温度对n型碲化铋热电能的影响 60

3.4 烧结工艺对n型碲化铋热电能的影响 63

3.5 BiS纳米棒弥散和原位掺杂对Bi2Te2.7Se0.3热电力学能的影响 68

3.5.1 BiS纳米棒对Bi2Te2.7Se0.3相结构的影响 68

3.5.2 复杂微观结构表征及形成机理 71

3.5.3 BiS纳米棒对Bi2Te2.7Se0.3热电能的影响 74

3.5.4 BiS纳米棒改的重复及样品转换效率探究 80

3.5.5 BiS纳米棒对Bi2Te2.7Se0.3力学能的影响 82

3.6 硬质相Ru纳微颗粒弥散n型商业碲化铋材料热电力学能研究 85

3.6.1 Ru纳微复合结构对商业碲化铋物相及微观结构的影响 85

3.6.2 Ru纳微复合结构对商业碲化铋热电传输的影响及机制 88

3.6.3 Ru纳微复合结构对商业碲化铋热电转换效率的影响 91

3.6.4 Ru纳微复合结构对商业碲化铋力学能的影响 94

参考文献 98

第4章 p型碲化铋基热电材料的制备及能研究 100

4.1 p型碲化铋的成分优化及热电能的各向异研究 100

4.1.1 测试方向对p型碲化铋热电能的影响 100

4.1.2 p型碲化铋的组分调控对热电能的影响 103

4.2 CsBr掺杂对p型碲化铋热电能的影响 105

4.2.1 CsBr掺杂对p型碲化铋微观结构的影响 105

4.2.2 CsBr掺杂对p型碲化铋电能的影响 110

4.. CsBr掺杂对p型碲化铋热能的影响 113

4.3 Cu1.8S掺杂对p型碲化铋热电能和力学适用温区调整 114

4.3.1 Cu1.8S掺杂对p型碲化铋微观结构的影响 114

4.3.2 Cu1.8S掺杂对p型碲化铋热电能的影响 117

4.3.3 Cu1.8S掺杂对p型碲化铋力学能的影响 1

4.3.4 SnO2复合对于BST+0.3wt%Cu1.8S微观结构的影响 1

4.3.5 SnO2复合对于BST+0.3wt%Cu1.8S电能的影响 126

4.3.6 SnO2复合对于BST+0.3wt%Cu1.8S热能的影响 129

4.4 复合金属Ir对p型碲化铋热电能的影响 130

4.4.1 复合金属Ir对p型碲化铋微观结构的影响 130

4.4.2 复合金属Ir对p碲化铋电能的影响 134

4.4.3 复合金属Ir对p碲化铋热能的影响 135

参考文献 137

第5章 硫化铋基热电材料的固相法制备及能 139

5.1 SnX4（X=F，Cl，Br，I）掺杂硫化铋热电能 139

5.1.1 SnX4（X=F，Cl，Br，I）掺杂硫化铋块体的相结构 139

5.1.2 SnX4（X=F，Cl，Br，I）掺杂硫化铋块体的微观结构 139

5.1.3 SnX4（X=F，Cl，Br，I）掺杂硫化铋块体的电输运能 141

5.1.4 SnX4（X=F，Cl，Br，I）掺杂硫化铋块体的热输运能 144

5.2 不同价态阳离子氯化物掺杂硫化铋热电能 146

5.2.1 不同价态阳离子氯化物掺杂硫化铋块体的相结构 146

5.2.2 不同价态阳离子氯化物掺杂硫化铋块体的微观结构 146

5.. 不同价态阳离子氯化物掺杂硫化铋块体的电输运能 148

5.2.4 不同价态阳离子氯化物掺杂硫化铋块体的热输运能 152

5.3 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）掺杂硫化铋热电能 153

5.3.1 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）掺杂硫化铋块体的相结构 153

5.3.2 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）掺杂硫化铋块体的微观结构 154

5.3.3 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）掺杂硫化铋块体的电输运能 155

5.3.4 XCl4（X=Sn，Zr，Hf）掺杂硫化铋块体的热输运能 159

5.3.5 不同浓度HfCl4掺杂硫化铋块体的相结构 161

5.3.6 不同浓度HfCl4掺杂硫化铋块体的微观结构 161

5.3.7 不同浓度HfCl4掺杂硫化铋块体的电输运能 164

5.3.8 不同浓度HfCl4掺杂硫化铋块体的热输运能 166

5.4 微/纳米结构复合硫化铋热电能 168

5.4.1 不同复合比例的硫化铋块体的相结构 168

5.4.2 不同复合比例的硫化铋块体的显微结构 168

5.4.3 不同复合比例的硫化铋块体的电输运能 171

5.4.4 不同复合比例的硫化铋块体的热输运能 173

5.5 晶界阻隔层及调制掺杂提示BiS热电能 175

5.5.1 晶界阻隔层及调制掺杂BiS材料的设计 175

5.5.2 CuCl2掺杂BiS块体的热电能 177

5.5.3 BiS块体引入阻隔层的热电能 180

5.5.4 晶界阻隔层结合调制掺杂优化BiS热电能 183

5.6 载流子调制与多相纳米析出物协同优化BiS热电能 193

5.6.1 PbBr2掺杂BiS块体的相结构 193

5.6.2 PbBr2掺杂BiS块体的显微结构 193

5.6.3 PbBr2掺杂BiS块体的EPMA显微分析 194

5.6.4 PbBr2掺杂BiS块体的热电能 194

5.6.5 PbBr2掺杂BiS块体的微观结构 199

参考文献 201

第6章 硫化铋基热电材料的液相法制备及能 204

6.1 溶液法卤族酸掺杂提升BiS热电能 204

6.1.1 硫化铋块体不同压力方向的相结构与热电传输能 204

6.1.2 卤族酸掺杂硫化铋粉末的显微结构 205

6.1.3 卤族酸掺杂硫化铋块体的显微结构 207

6.1.4 卤族酸掺杂BiS块体的热电传输能 208

6.1.5 水热Cl掺杂的硫化铋的微观结构 210

6.1.6 水热Cl掺杂的硫化铋块体的热电能 214

6.1.7 水热Cl掺杂的硫化铋块体的显微结构 220

6.1.8 水热Cl掺杂的硫化铋块体制备器件的热电转换效率 224

6.2 溶液法Se-Cl共掺优化BiS热电能 225

6.2.1 Se-Cl共掺BiS粉体和块体的相结构 225

6.2.2 Se-Cl共掺BiS粉末和块体的微观结构 226

6.. Se-Cl共掺BiS块体的XPS 229

6.2.4 Se-Cl共掺BiS块体的电输运能 0

6.2.5 Se-Cl共掺BiS块体的热输运能 2

6.2.6 Se-Cl共掺BiS块体的热电优值 4

6.3 BiS/FeCoNi复合材料的制备及热电能 5

6.3.1 BiS/FeCoNi复合材料的相结构 5

6.3.2 BiS/FeCoN复合材料块体的微观结构

6.3.3 BiS/FeCoNi复合材料的热稳定 241

6.3.4 BiS/FeCoNi复合材料的XPS 242

6.3.5 BiS/FeCoNi复合材料的热电能 243

参考文献 248

第7章 展望 252

热电材料是一种能够实现热能和电能直接相互转化的功能材料。在废热回收和半导体制冷方面有着广泛的应用前景。近年来，热电材料在光伏-光热联用发电，5G系统制冷等方面又展现出新的应用潜力。热电材料的广泛使用，有利于提高能源利用率，解决突出的能源枯竭和环境污染与社会不断发展的矛盾，并推动新一代通信技术和优选制冷、控温技术的发展。《铋系热电材料的制备与能》重点介绍了两种铋系热电材料——碲化铋和硫化铋，从热电材料的基本概念入手，详细介绍了这两种材料的制备方法和能优化技术；出有优化方法存在的问题和未来的发展方向。