Bi2Te2S基化合物的制备、结构和热电性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

当前,非常重视环保节约型社会的建设。但是,大量化石燃料使用导致了严峻的环境污染,从而对于人类社会造成了极大的困扰,并且使得能源缺乏的问题变得日益严峻。这样就对人类社会的发展提出了巨大的挑战,因此,响应国家节能减排的要求来研究清洁能源变得愈发重要。

热电材料作为环境友好型的新能源材料,它具有体积小、质量轻、无污染、稳定性好等优点。同时,热电材料也可以制造成为余热回收装置,从而将余热直接转化为电能,这样不仅有利于节能,而且对于减排的贡献也很大。

传统的热电材料(例如,pbte基化合物),因为含有毒性较大重金属元素pb,所以其发展受到一定的制约。出于安全使用方面的考虑,我将进行的实验研究拟采用在性能稳定方面表现更好的bi2te3基化合物来制备热电元件。这里还有另外一个方面的问题需考虑,这就是元素te在地壳中的含量极少,因此其价格十分昂贵,这也是本研究需要考虑的成本问题。为此,本实验研究力图使用s来取代te(即,我想制备bi2te3-xsx系列热电材料来降低成本),并且,对其性能来做合理的评估。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容

热电材料是一类可以实现热能和电能之间直接可逆转换的新型能源材料,开发高性能和低成本的新型热电材料是热电材料研究领域的重要课题。本研究拟采用高温熔融合成结合等离子体活化烧结技术来制备bi2te3-xsx,力图探索用s来取代bi2te3基材料中的te以减少te的含量,即以bi2te2s基热电材料为研究对象,研究掺杂、固溶和织构对bi2te2s基热电材料的电热输运性能的影响规律,从而实现材料中的电热输运协同调控,提高其热电性能。我研究的主要内容如下:

材料制备:利用高温熔融反应结合等离子体活化烧结技术来制备bi2te3-xsx热电材料。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-5周:按照设计方案,探索和优化制备bi2te2s基热电材料的工艺过程,得到合适的合成工艺条件。

第6-8周:制备掺杂改性的bi2te2s基热电材料。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]王善禹. n型bi2te3基材料的制备、微结构及其热电性能研究[d]. 武汉理工大学,2010.

[2]苏贤礼. n型方钴矿化合物的结构及热电性能研究[d]. 武汉理工大学,2013.

[3] hamid elsheikh m, shnawah d a, sabri mf m, et al. a review on thermoelectric renewable energy: principle parametersthat affect their performance [j]. renewable and sustainable energy reviews,2014, 30(3): 37-55.

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