膠體法合成三元銅基納米材料及其熱電性質(zhì)研究.pdf

1、膠體合成法可以在相對(duì)較短的時(shí)間、較低的溫度下大量合成結(jié)構(gòu)新穎納米材料。過(guò)去十年中，由于在光催化劑、光電探測(cè)器和熱電等方面的應(yīng)用，采用膠體法合成多元金屬硫?qū)倩衔锛{米材料展現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展的趨勢(shì)。本文在國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，采用膠體合成法制備出三種單分散的三元銅基納米材料，其合成方法均采用相同的硒源前驅(qū)物，避免了使用有毒的、不穩(wěn)定的烷基膦作為有機(jī)前體，并對(duì)它們?cè)跓犭姺矫娴膽?yīng)用進(jìn)行了研究。
　　主要研究?jī)?nèi)容包括:
　?、?以

2、油胺為溶劑，通過(guò)熱注射法成功合成了Cu2SnSe3(CTSe)納米晶。常溫下將硒粉溶解在油胺和正十二硫醇的混合溶液中，然后熱注入到一定反應(yīng)溫度下含有CuCl和SnCl2的陽(yáng)離子體系中。隨后用X-射線(xiàn)衍射(XRD)、X-光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征。測(cè)試結(jié)果顯示了合成的CTSe為單相多晶的立方晶系、單分散尺寸為5nm的納米晶。并對(duì)該材料熱壓成致密材料以后在300 K～

3、598 K溫度范圍內(nèi)對(duì)其熱電性能進(jìn)行了測(cè)試，所有的電運(yùn)輸和熱傳輸性質(zhì)均在垂直和平行于熱壓的兩個(gè)方向進(jìn)行測(cè)試。最后，經(jīng)過(guò)測(cè)試，計(jì)算在598 K時(shí)垂直于熱壓方向具有最高的熱電優(yōu)值ZT=～0.34。
　?、?利用合成CTSe相同的硒源前驅(qū)物，采用膠體法，可控合成了純組分的單分散Cu3SbSe4(CASe)納米晶，并將樣品進(jìn)行等離子放電燒結(jié)(SPS)后對(duì)其熱電性質(zhì)進(jìn)行了研究。同樣，采用了XRD、XPS、SEM和TEM等表征手段對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)

4、和形貌進(jìn)行了表征，研究表明:CASe為四方晶系、單分散的，尺寸大小為18±1 nm的納米晶。由于CASe的合成條件受到反應(yīng)溫度、初始反應(yīng)物比例以及硒源前驅(qū)物影響較大，文中對(duì)此作了詳細(xì)的探討，摸索出最佳的反應(yīng)條件。進(jìn)一步，CASe展現(xiàn)出了更好的熱電性能，由于其具有較高的功率因子和相對(duì)較低的熱導(dǎo)率，使其熱電優(yōu)值ZT在673 K可以達(dá)到0.69。表明該法合成的CASe納米材料在熱電領(lǐng)域具有一定的潛在應(yīng)用價(jià)值。
　?、?CuFeSe2(C

5、ISe)作為Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族的其中一員，屬于p型窄帶系半導(dǎo)體材料，在光電材料等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。同以上兩部分內(nèi)容，主要闡述了用膠體法第一次合成了單分散的CISe納米晶，粒子尺寸為8 nm。然后將樣品進(jìn)行SPS成致密的圓片，在298 K～613 K溫度范圍內(nèi)測(cè)試其熱電性質(zhì)。測(cè)試結(jié)果表明;CISe具有理想的電導(dǎo)率，但是由于過(guò)高的熱導(dǎo)率，從而導(dǎo)致了低于前兩種材料的熱電優(yōu)值ZT。但是，通常地利用摻雜、調(diào)整材料組成以及控制熱壓過(guò)程中的粒子的尺