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摘 要

热电材料作为一种具有广泛应用前景的功能材料，它可实现热能与电能之间的相互转换。近年来，过渡金属硫化物插层化学应用得到持续发展，由MoS₂基体组成的插层物因其特殊的结构而引起人们广泛关注。MoS₂，是过渡金属硫化物中的一员，在插层化学方面的研究刚刚起步，研究发现其良好的层状结构使得 MoS₂非常适合用作插层化学基体。且不管是基体 MoS₂还是插层物，MoS₂所表现出来润滑及催化特性，都关联于材料的电子能带结构及层状结构所包含的范德华层间作用力。而本文对MoS₂的合成作了详细的描述以及MoS₂掺杂和插层物陶瓷片热电性能的测试。对此，本文将对MoS₂的结构、MoS₂插层的热电性能及合成应用等方面作简要介绍分析。

关键字：热电材料 MoS₂ 分析 热电性能

ABSTRACT

Thermoelectric materials has broad application prospects as a function of material,which can be achieved between heat and electrical energy conversion. In recent years, Transition metal sulfide layer chemical application to get sustainable development, Object by matrix synthesis, the unique nature of intercalating clathrate of MoS₂ broad application prospect, has caused the researchers great interest. MoS₂, is one of the transition metal sulfides in intercalation chemistry research has just started, the study found that its good layer structure makes the MoS₂ is very suitable for used as a layer of chemical matrix.Layer and substrate MoS₂ or insert clathrate MoS₂ shown by lubrication and catalytic properties, are associated with the materials of electronic band structure and the layer structure of van der Waals interlayer airspace.And in this paper, the synthesis of MoS2 gave a detailed description and MoS2 doping and physical properties of the insert ceramic piece of thermoelectric performance test.Based on this foundation, this article on the structure of MoS₂, MoS₂ intercalating the thermoelectric performance of a brief introduction of the applications and synthetic analysis.

Key Words：Thermoelectric material; Molybdenum disulfide; Analysion; Thermoelectric property

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

第二章 热电材料概论 2

2.1 热电材料发展史 2

2.2 热电效应的基本原理 2

2.3 热电性能的影响因素 3

2.4 热电材料的研究方向 5

2.4.1 新型块体热电材料 6

2.4.2 低维热电材料 7

2.5 目前热电材料发展困境 8

第三章 MoS₂硫化物热电材料 9

3.1二硫化钼的简介 9

3.2MoS₂的国内外研究现状 11

3.3 MoS₂的晶体结构 12

3.4 MoS₂热电材料的电输运特性 14

第四章 实验部分 16

4.1 MoS₂粉体合成 16

4.1.1 MoS₂和TiS₂粉料的复合 19

4.1.2 MoS₂与Zn、Cu掺杂和插层 20

4.2 块体制备 21

4.3 性能表征 22

4.3.1 SEM观察形貌特征 22

4.4 热电性能测试 24

4.4.1电导率σ测量 24

4.4.2 Seebeck系数S测量 25

4.4.3 热导率κ测量方法 27

4.5测试结果分析 28

结 语 29

参考文献 30

致 谢 33

第一章 绪论

随着世界范围内一次能源的日益短缺和环境污染的不断恶化，以石油、煤、天然气为代表的不可再生能源枯竭，迫切需要一种环境友好型的新能源材料，而热电材料正逐渐走进科学家的视眼^[1]。热电材料性能的优劣直接影响着热电转换的效率，目前人们已经研究过许多种类的热电材料，其中不乏有性能表现良好的热电材料，然而大都成本过高，并造成巨大的环境压力。地热、工业余热、汽车废气等热能逐步进入人们视野，电能是全世界使用最为广泛的能源形式，然而目前获取电能主要还是通过化石能源，其所造成的环境问题已经十分严重。各国科学家都在致力寻求高效、无污染的新的能量转化利用方式，以达到合理有效利用工农业余热、汽车废气、地热、太阳能等能量的目的。于是，一种能量转换材料（热电材料）逐渐为人们所熟知。

热电材料因其独特的性能而应用于热电发电和热电制冷，这将是一种有发展前途的功能材料的飞跃。热电材料具有Seebeck效应，可将热能直接转换为电能，使其成为能源转换系统的核心材料。一个最重要的应用便是热电发电器。其在航天、日常、军事、环保等方面都发挥着很重要的作用。热电发电器按照使用热源的不同可分为放射性同位素热电发电器（RTG）、核反应堆热电发电器、烃燃料热电发电器、低级热热电发电器等。目前RTG是月球表面和深太空航天器的首选电源，如旅行者1号上安装有1200个RTG；要想开发出自身供能无需照看的电源系统高性能的热电材料是最佳选择，这将在促进医用物理学、空间探索、资源探索发展等方面起到至关重要的作用；美国军方研制的液体材料热电发电器，可供夜视装置、雷达、导航设备、电台和指挥系统使用；低级热热电发电器可将工业余热、垃圾燃烧热、汽车排放热、地热、海洋热等，直接转换为低压大电流。利用热电材料的Peltier效应，可将电能转换热能，制造出热电制冷机，具有尺寸小，质量轻，环保，精确控温等特点。广泛应用于家用电器、核潜艇空调、激光器、红外探测器、计算机芯片等；此外，由于它的灵活性强，故使用简单方便、冷热切换容易，且适宜于特殊的制冷场所，如其可以提供低温环境为超导材料运用^[2] 。

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