【摘 要】
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热电半导体作为一种清洁无排放的新型功能材料,能够实现电能与热能的相互转换。Bi2Te3基热电材料在近室温范围内表现出优异的热电性能,如何使用简单有效的方法进一步提升其热电性能,是众学者所关注的问题。本文通过复合氧化物第二相得到高性能的P型Bi0.5Sb1.5Te3基复合热电材料。而相比于Bi2Te3基材料,MgAgSb作为新型近室温热电材料,元素储量丰富,成本低毒性小,但制备纯相困难。因此本文研究
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热电半导体作为一种清洁无排放的新型功能材料,能够实现电能与热能的相互转换。Bi2Te3基热电材料在近室温范围内表现出优异的热电性能,如何使用简单有效的方法进一步提升其热电性能,是众学者所关注的问题。本文通过复合氧化物第二相得到高性能的P型Bi0.5Sb1.5Te3基复合热电材料。而相比于Bi2Te3基材料,MgAgSb作为新型近室温热电材料,元素储量丰富,成本低毒性小,但制备纯相困难。因此本文研究制备高性能MgAgSb基体,并通过复合纳米第二相提升其热电性能。主要的研究内容可以归纳如下:（1）研究了BaTiO3第二相含量对Bi0.5Sb1.5Te3（BST）热电性能的影响。结果显示,适量BaTiO3的引入由于能带结构的差异形成能量势垒,过滤低能载流子,优化功率因子;同时也细化了BST基体晶粒,增强了中低频声子的散射,优化了热导率。BaTiO3的含量为2 vol%的样品ZT值在363 K时达到1.31,比基体提高了～24%。（2）研究了两步球磨法和一步球磨加长时间退火工艺对Mg Ag0.97Sb0.99样品物相组成的影响。结果显示后者制备的α-MgAgSb样品纯度更高。同时研究Mg元素过量对于MgAgSb样品热电性能的影响。结果表明Mg元素的适当过量不仅起到了调控载流子浓度的作用,也补偿了Mg元素在制备过程中的挥发与氧化损耗,增大了α-MgAgSb的纯度。Mg1.05Ag0.97Sb0.99样品的ZT值在373 K时达到峰值0.66。（3）研究了多壁碳纳米管（MWCNT）第二相含量对Mg1.05Ag0.97Sb0.99热电性能的影响。研究结果表明MWCNT的适量引入弥补样品本身电性能不足的同时引入了更多的界面,增强中低频的声子散射,降低了晶格热导率。通过电热输运性能的协同优化,MWCNT的含量为0.2 wt%的复合样品在548 K的温度下获得了ZT峰值0.75。
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