● 摘要
Bi2Te3基热电材料是室温下性能最好的热电材料，也是研究最早最成熟的热电材料之一，具有较大的Seebeck系数和较低的热导率。经过多年的研究，科学家们发现，如果将纳米技术应用到此种材料中，其热电性能可以成倍的提高，在室温下就可以获得较高的热电转换效率，从而可以将其大规模地应用于发电和取代现有的氟利昂制冷机。因此，世界各国都对Bi2Te3基热电材料给予了足够的重视，使其成为在热电材料领域的研究热点。 本论文研究的主要内容是合成碲化铋-碲片式棒和Bi2Te3-Te片式棒阵列纳米结构材料。主要通过两步合成：第一步制备碲纳米线以及纳米线阵列，第二步即以BiCl3和第一步合成的Te纳米结构为前驱体，以乙二醇或DMF为反应介质，在乙二胺四乙酸二钠和强碱的作用下，采用湿化学法成功制备具有片式棒纳米结构的碲化铋化合物。通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对碲化铋－碲片式棒纳米结构材料的结构形貌进行了研究。碲化铋－碲片式棒纳米结构是碲化铋片垂直碲棒外延生长，碲化铋片厚度约为20－50 nm,片式棒的直径为100－500 nm。通过对反应时间、反应温度、溶剂等反应条件的调节，进一步探讨产物结构形貌形成的机理，并总结了最佳反应条件。通过电导仪及热导仪等手段对碲化铋－碲纳米结构材料的热电性能进行了研究。碲化铋-碲片式棒阵列薄膜的电导率为178.6Ω-1m-1，Seebeck系数为150µV/K；将掺杂具有片式棒纳米结构的碲化铋块体材料与普通碲化铋块体材料的热学性能进行比较，发现纳米结构可使热扩散系数减小，有望提高热电性能。