无机有机复合热电材料合成与性能研究-开题PPT-课件.ppt

1、无机有机复合热电材料的无机有机复合热电材料的 合成与性能研究合成与性能研究Contents课题的背景与意义课题的背景与意义1复合热电材料的合成复合热电材料的合成2研究的方法与创新点研究的方法与创新点3已进行的工作及进度安排已进行的工作及进度安排4背景与意义背景与意义迫切需要无污染，无噪声，迫切需要无污染，无噪声，精确可靠，长寿命的发电精确可靠，长寿命的发电和制冷装置和制冷装置背景与意义背景与意义热电材料热电材料：又称为温差材料，是一种能够实现热能和电能之间直接相互又称为温差材料，是一种能够实现热能和电能之间直接相互转换的功能材料。用热电材料制作的器件具有体积小，无噪音，无污染，无转换的功能材料

2、。用热电材料制作的器件具有体积小，无噪音，无污染，无运动部件，免维护等突出优点，因此，在温差制冷和温差发电方面具有极为运动部件，免维护等突出优点，因此，在温差制冷和温差发电方面具有极为重要的应用前景。重要的应用前景。背景与意义背景与意义 材料热电性能的好坏由优值系数材料热电性能的好坏由优值系数ZT=2Tk表示，其中表示，其中是是seebeck系数，系数，是电导率，是电导率，T是材料的平均温度，是材料的平均温度，k是是热导率。热导率。当前，传统热电材料的当前，传统热电材料的ZT值一直徘徊在值一直徘徊在1左右，这还不左右，这还不能与传统的制冷以及电源相竞争。计算表明只有当能与传统的制冷以及电源相竞

3、争。计算表明只有当ZT值值达到达到3时，热电材料才能与传统的制冷方式相竞争。因此时，热电材料才能与传统的制冷方式相竞争。因此，进一步提高热电材料的效率，也就是提高优值系数，是，进一步提高热电材料的效率，也就是提高优值系数，是当前热电材料研究的主要目的。当前热电材料研究的主要目的。背景与意义背景与意义提高热电性提高热电性能的一般途能的一般途径径重掺杂，窄带重掺杂，窄带隙及原子序数隙及原子序数较大的半导体较大的半导体材料材料化合物电负性化合物电负性差异较小的材差异较小的材料料复合有空结复合有空结构材料构材料无孔结构材无孔结构材料料超细晶或纳超细晶或纳米材料米材料背景与意义背景与意义有机无机复合的意

4、义有机无机复合的意义复合热电材料的合成复合热电材料的合成1.无机纳米颗粒的合成无机纳米颗粒的合成 初步采用溶剂热法，以合成纳米初步采用溶剂热法，以合成纳米Bi2Te3颗粒为例：颗粒为例：BiCl3Te溶于溶剂溶于溶剂适量适量NaBH4NaOH置于反应釜置于反应釜140 180 保温保温624h洗涤，干燥，洗涤，干燥，冷却冷却 通过改变反应的溶剂，反应温度，反应时间，通过改变反应的溶剂，反应温度，反应时间，添加有机添加剂，可以得到不同形状的无机纳米添加有机添加剂，可以得到不同形状的无机纳米颗粒。从而得到不同热电性能的纳米材料。颗粒。从而得到不同热电性能的纳米材料。除了溶剂热法，还可以尝试烧瓶法合

5、成不同除了溶剂热法，还可以尝试烧瓶法合成不同形状的无机纳米热电材料颗粒。形状的无机纳米热电材料颗粒。复合热电材料的合成复合热电材料的合成2.有机热电材料的合成有机热电材料的合成 本研究采用化学氧化聚合法：将苯胺溶于酸溶液，加入氧化剂使苯本研究采用化学氧化聚合法：将苯胺溶于酸溶液，加入氧化剂使苯胺单体氧化聚合。胺单体氧化聚合。复合热电材料的合成复合热电材料的合成反应装置图反应装置图 反应介质的种类、浓度，氧化剂种类、浓度、用反应介质的种类、浓度，氧化剂种类、浓度、用量，添加速度及反应浓度等条件对聚合反应都有量，添加速度及反应浓度等条件对聚合反应都有直接的影响，通过不同的反应条件，以及进行不直接的

6、影响，通过不同的反应条件，以及进行不同酸的掺杂，可以得到不同性能的聚苯胺。同酸的掺杂，可以得到不同性能的聚苯胺。复合热电材料的合成复合热电材料的合成3.复合材料的制备复合材料的制备复合热电材料的合成复合热电材料的合成有机无机复有机无机复合的一般方合的一般方法法溶胶溶胶-凝胶法凝胶法插层复合法插层复合法混合法混合法纳米粒子原位生成纳米粒子原位生成法法分子自组装及组装分子自组装及组装法法模板法模板法复合热电材料的合成复合热电材料的合成混合法混合法机械混合法机械混合法固体粉末直接机固体粉末直接机械混合，方法简械混合，方法简单，混合不均匀单，混合不均匀溶液混合法溶液混合法有机物溶液和无有机物溶液和无机

7、物粉体混合。机物粉体混合。混和均匀，但工混和均匀，但工艺复杂。艺复杂。复合热电材料的合成复合热电材料的合成由混合法制得的复合材料粉末进行热压烧结处理，得到块状试样。由混合法制得的复合材料粉末进行热压烧结处理，得到块状试样。热压处理的过程：热压处理的过程：将合成的复合粉末放进真空热压烧结炉。将合成的复合粉末放进真空热压烧结炉。将炉内抽真空至将炉内抽真空至1pa后，充入氮气至后，充入氮气至0.2Mpa，作为保护气。，作为保护气。将炉内升到指定温度后，将模具内的粉末在将炉内升到指定温度后，将模具内的粉末在50Mpa压力下热压压力下热压1h。随炉降温，得到块体式样。随炉降温，得到块体式样。块状材料用块

8、状材料用于测定热电于测定热电性能性能研究方法与创新点研究方法与创新点本课题研究的方法本课题研究的方法 通过纳米技术制备无机纳米热电材料，利用纳米材料通过纳米技术制备无机纳米热电材料，利用纳米材料所具有的特殊性能，有望得到高性能的纳米热电材料，理所具有的特殊性能，有望得到高性能的纳米热电材料，理论计算表明，纳米线比超晶格具有更好的热电性能，量子论计算表明，纳米线比超晶格具有更好的热电性能，量子线直径小于线直径小于10埃，材料的埃，材料的ZT值将超过值将超过10。将所制备的。将所制备的纳米无机材料与有机热电材料复合后，可将无机和有机材纳米无机材料与有机热电材料复合后，可将无机和有机材料的优点相结合

9、，可能得到性能优越的热电材料。料的优点相结合，可能得到性能优越的热电材料。研究方法与创新点研究方法与创新点水热法或烧水热法或烧瓶法瓶法无机纳米材无机纳米材料料 XRD,EDS,SEM,TEM,表征表征有机热电材有机热电材料料高性能有机热高性能有机热电材料电材料掺杂掺杂复合热复合热电材料电材料压片压片 测试性能测试性能创新点创新点1.通过制备有机无机复合材料，将无机纳米化的热通过制备有机无机复合材料，将无机纳米化的热电材料颗粒与有机热电材料复合。尝试了将纳米电材料颗粒与有机热电材料复合。尝试了将纳米技术应用于热电材料的研究，发挥纳米技术的特技术应用于热电材料的研究，发挥纳米技术的特点和有机材料的

10、优点。点和有机材料的优点。2.不仅采用溶剂热法，还将尝试烧瓶法来合成各种不仅采用溶剂热法，还将尝试烧瓶法来合成各种形状的纳米颗粒，颗粒的形状从一维的点一直到形状的纳米颗粒，颗粒的形状从一维的点一直到三维的面，并研究其热电性能。三维的面，并研究其热电性能。研究方法与创新点研究方法与创新点已经进行的工作已经进行的工作1.阅读文献，制定好了复合材料制备的实验方法阅读文献，制定好了复合材料制备的实验方法2.初步尝试了水热反应法，采用去离子水为初步尝试了水热反应法，采用去离子水为溶剂，制备了溶剂，制备了Bi2Te3纳米颗粒纳米颗粒3.采用化学氧化法制得未经掺杂的本征态聚采用化学氧化法制得未经掺杂的本征态

11、聚苯胺。苯胺。研究方法与创新点研究方法与创新点进度安排进度安排v 12019年年9月月2019年年10月月 海量阅读相关文献，了解课题研究现状，撰写开题报告。海量阅读相关文献，了解课题研究现状，撰写开题报告。v 22019年年11月月2009年年3月月 制备不同形状的无机纳米热电材料以及不同热电性能的有机热电材料制备不同形状的无机纳米热电材料以及不同热电性能的有机热电材料，并根据不同配比进行复合，研究其热电性能。，并根据不同配比进行复合，研究其热电性能。v 32009年年4月月2009年年9月月 在前期研究的基础上，分析总结，结合文献理论分析，找出通过无机在前期研究的基础上，分析总结，结合文献理论分析，找出通过无机有机复合获得高性能热电材料的制备方法。有机复合获得高性能热电材料的制备方法。v 42009年年10月月2019年年1月月 总结前期研究成果，撰写论文，准备答辩。总结前期研究成果，撰写论文，准备答辩。研究方法与创新点研究方法与创新点