無機有機復(fù)合熱電材料合成與性能研究-開題PPT-課件

1、無機有機復(fù)合熱電材料的 合成與性能研究Contents課題的背景與意義1復(fù)合熱電材料的合成2研究的方法與創(chuàng)新點3已進行的工作及進度安排4背景與意義迫切需要無污染，無噪聲，精確可靠，長壽命的發(fā)電和制冷裝置背景與意義熱電材料：又稱為溫差材料，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)熱能和電能之間直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料。用熱電材料制作的器件具有體積小，無噪音，無污染，無運動部件，免維護等突出優(yōu)點，因此，在溫差制冷和溫差發(fā)電方面具有極為重要的應(yīng)用前景。背景與意義 材料熱電性能的好壞由優(yōu)值系數(shù)ZT=2Tk表示，其中是seebeck系數(shù)，是電導(dǎo)率，T是材料的平均溫度，k是熱導(dǎo)率。 當(dāng)前，傳統(tǒng)熱電材料的ZT值一直徘徊在1左右，這還不

2、能與傳統(tǒng)的制冷以及電源相競爭。計算表明只有當(dāng)ZT值達到3時，熱電材料才能與傳統(tǒng)的制冷方式相競爭。因此，進一步提高熱電材料的效率，也就是提高優(yōu)值系數(shù)，是當(dāng)前熱電材料研究的主要目的。背景與意義提高熱電性能的一般途徑重?fù)诫s，窄帶隙及原子序數(shù)較大的半導(dǎo)體材料化合物電負(fù)性差異較小的材料復(fù)合有空結(jié)構(gòu)材料無孔結(jié)構(gòu)材料超細(xì)晶或納米材料背景與意義有機無機復(fù)合的意義復(fù)合熱電材料的合成1. 無機納米顆粒的合成 初步采用溶劑熱法，以合成納米Bi2Te3顆粒為例：BiCl3Te溶于溶劑適量NaBH4NaOH置于反應(yīng)釜140 180 保溫624h洗滌，干燥，冷卻 通過改變反應(yīng)的溶劑，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間，添加有機添加劑，可

3、以得到不同形狀的無機納米顆粒。從而得到不同熱電性能的納米材料。 除了溶劑熱法，還可以嘗試燒瓶法合成不同形狀的無機納米熱電材料顆粒。復(fù)合熱電材料的合成2. 有機熱電材料的合成 本研究采用化學(xué)氧化聚合法：將苯胺溶于酸溶液，加入氧化劑使苯胺單體氧化聚合。復(fù)合熱電材料的合成反應(yīng)裝置圖 反應(yīng)介質(zhì)的種類、濃度，氧化劑種類、濃度、用量，添加速度及反應(yīng)濃度等條件對聚合反應(yīng)都有直接的影響，通過不同的反應(yīng)條件，以及進行不同酸的摻雜，可以得到不同性能的聚苯胺。復(fù)合熱電材料的合成3. 復(fù)合材料的制備復(fù)合熱電材料的合成有機無機復(fù)合的一般方法溶膠-凝膠法插層復(fù)合法混合法納米粒子原位生成法分子自組裝及組裝法模板法復(fù)合熱電材

4、料的合成混合法機械混合法固體粉末直接機械混合，方法簡單，混合不均勻溶液混合法有機物溶液和無機物粉體混合?；旌途鶆颍に噺?fù)雜。復(fù)合熱電材料的合成由混合法制得的復(fù)合材料粉末進行熱壓燒結(jié)處理，得到塊狀試樣。熱壓處理的過程：將合成的復(fù)合粉末放進真空熱壓燒結(jié)爐。將爐內(nèi)抽真空至1pa后，充入氮氣至0.2Mpa，作為保護氣。將爐內(nèi)升到指定溫度后，將模具內(nèi)的粉末在50Mpa壓力下熱壓1h。隨爐降溫，得到塊體式樣。 塊狀材料用于測定熱電性能研究方法與創(chuàng)新點本課題研究的方法 通過納米技術(shù)制備無機納米熱電材料，利用納米材料所具有的特殊性能，有望得到高性能的納米熱電材料，理論計算表明，納米線比超晶格具有更好的熱電性

5、能，量子線直徑小于10埃，材料的ZT值將超過10。將所制備的納米無機材料與有機熱電材料復(fù)合后，可將無機和有機材料的優(yōu)點相結(jié)合，可能得到性能優(yōu)越的熱電材料。研究方法與創(chuàng)新點水熱法或燒瓶法無機納米材料 XRD,EDS,SEM,TEM,表征有機熱電材料高性能有機熱電材料摻雜復(fù)合熱電材料壓片 測試性能創(chuàng)新點1.通過制備有機無機復(fù)合材料，將無機納米化的熱電材料顆粒與有機熱電材料復(fù)合。嘗試了將納米技術(shù)應(yīng)用于熱電材料的研究，發(fā)揮納米技術(shù)的特點和有機材料的優(yōu)點。2. 不僅采用溶劑熱法，還將嘗試燒瓶法來合成各種形狀的納米顆粒，顆粒的形狀從一維的點一直到三維的面，并研究其熱電性能。研究方法與創(chuàng)新點已經(jīng)進行的工作1. 閱讀文獻，制定好了復(fù)合材料制備的實驗方法2.初步嘗試了水熱反應(yīng)法，采用去離子水為溶劑，制備了Bi2Te3納米顆粒3.采用化學(xué)氧化法制得未經(jīng)摻雜的本征態(tài)聚苯胺。研究方法與創(chuàng)新點進度安排12019年9月2019年10月 海量閱讀相關(guān)文獻，了解課題研究現(xiàn)狀，撰寫開題報告。22019年11月2009年3月 制備不同形狀的無機納米熱電材料以及不同熱電性能的有機熱電材料，并根據(jù)不同配比進行復(fù)合，研究其熱電性能。32009年4月2009年9月 在前期研究的基礎(chǔ)上，分析總