水热法合成Ag_2S/Bi_2S_3复合材料及其热电性能研究

采用水热合成法结合放电等离子烧结技术制备了Ag_2S/Bi_2S_3块体热电复合材料。采用XRD、SEM和TEM对合成粉末材料的相组成和微观形貌进行分析,闪光法和塞贝克系数/电阻测量系统测试复合块材的热电性能,系统地研究了Ag_2S的含量对Ag_2S/Bi_2S_3复合材料热电性能的影响。实验结果表明,水热法成功地合成了具有球形结构的Ag_2S/Bi_2S_3复合粉末;块体样品的塞贝克系数都为负,说明样品为n型半导体;适量的Ag_2S复合Bi_2S_3不仅有效地降低了材料的热导率,同时也提高了电导率;当Bi_2S_3与3%的Ag_2S复合时样品的热电优值(ZT值)最大,其在724K时的ZT值为0.23,为纯Bi_2S_3样品在该温度ZT值的2.3倍。     

水热合成BiCl3/Bi2S3复合材料的热电性能

采用水热合成法制备了由纳米棒组成的微米级球形Bi₂S₃颗粒, 然后通过放电等离子烧结技术(SPS)将不同摩尔比例的BiCl₃/Bi₂S₃复合粉末制备成块体。加入适量的BiCl₃不仅提高了Bi₂S₃样品的导电率, 而且降低了其热导率。Bi₂S₃复合0.5mol%BiCl₃的样品在762 K电导率最大, 达到45.1 S·cm^-1, 远高于此温度下纯Bi₂S₃样品的电导率(12.9 S·cm^-1)。Bi₂S₃复合0.25mol% BiCl₃的样品在762 K时热导率最低, 为0.31 W·m^-1·K^-1, 低于同一温度下纯Bi₂S₃的0.47 W·m^-1·K^-1。在762 K下, Bi₂S₃复合0.25mol% BiCl₃的样品获得最大ZT值(0.63), 比纯Bi₂S₃样品(0.22)提高了大约2倍。     

Bi_2Te_3/炭黑复合材料的制备及热电性能

采用水热法合成Bi_2Te_3粉体,将炭黑(CB)与其掺杂制备不同比例的碲化铋/炭黑(Bi_2Te_3/CB)复合材料,研究复合材料的热电性能。同时采用TGA、SEM、XRD等分析方法表征Bi_2Te_3/CB复合材料的结构,探究微观结构与热电性能的关系。研究发现:室温下,CB的引入使Bi_2Te_3/CB复合材料的热导率大大降低(0.5957 W/(m·K)降到0.0888 W/(m·K));随着Bi_2Te_3含量的增加,复合材料的电导率、热导率均增大,Seebeck系数先增加后降低;当Bi_2Te_3含量为88.9%时,在558℃烧结10min所得的Bi_2Te_3/CB复合材料室温下热电优值ZT最大(ZT=0.21)。虽然ZT值未能达到应用价值,但是CB的添加为改善Bi_2Te_3材料的热电性能,尤其在降低材料的热导率方面,提供了新方法和新思路。     

水热合成Sb_2Se_3纳米线及其对Bi_2Te_3纳米粉末热电性能的影响

以SbCl3和Se粉为原料,水合肼(N2H4·H2O)为还原剂,采用水热法在150℃下,分别保温不同的时间合成Sb2Se3纳米粉末.通过X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)以及高分辨透射电镜(HRTEM)等分析方法对产物的物相成分和微观形貌等进行了表征,实验结果表明保温时间达到24h时,获得产物为单相Sb2Se3纳米线晶体.根据实验结果还研究了水热合成Sb2Se3纳米线晶体可能的反应及生长机理,结果表明一维纳米线沿[001]方向生长,纳米线的形成与其独特的层状晶体结构有关.最后采用放电等离子体快速热压烧结法将水热合成的Bi2Te3纳米粉末与不同含量Sb2Se3纳米线进行复合,分析了Sb2Se3纳米线对Bi2Te3纳米材料热电性能的影响,发现复合约1at%Sb2Se3纳米线可以使Bi2Te3纳米材料热电性能有一定提高.     

Bi_2Te_3/Bi_2Se_3纳米复合热电材料的制备和性能

通过水热法分别合成了Bi2Te3和Bi2Se3纳米粉末,粉末按目标产物Bi2Te2.85Se0.15混合后真空热压烧结(523～623K,50或80MPa)制成块体材料。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和场发射扫描电镜对合成的粉末和块体进行了分析,对块体在室温附近的载流子浓度、迁移率、霍尔系数、以及298～598K温度区间的电导率和Seebeck系数进行了测试。在623K,80MPa,保温60min真空热压烧结得到的样品的功率因子在298K达到了峰值19.1μWcm-1K-2。探讨了烧结温度和压力对材料相结构和形貌的影响。     

Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂的制备及光催化性能

以表面改性煤矸石粉、Bi(NO_3)_3·5H_2O和NH_4Cl为原料,采用超声化学法制备了BiOCl/煤矸石前驱体;并通过BiOCl/煤矸石前驱体和硫代乙酰胺(TAA)的阴离子交换反应,原位制备了Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂。利用XRD和SEM对Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化材料的结构及表面形貌进行了表征,并以可见光为光源,甲基橙为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明:在可见光辐照下,Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂表现出较高的光催化降解能力,这是由于Bi_2S_3与BiOCl复合后形成的异质结促进了光生电子和光生空穴的分离,抑制了它们的复合。     

SPS法制备Bi_2Te_3基热电合金的热电性能

用粉末冶金工艺结合SPS烧结制备了p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3和n型Bi2(Te0.975Se0.025)3多晶半导体合金,研究烧结工艺对其热电性能的影响.结果表明,室温下,p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3材料的热电优值Z为3.25×10<'-3K<'-1,n型Bi2(Te0.975Se0.025)3材料的热电优值Z为2.21×10<'-3K<'-1.     

水热合成纳米ZnO-Fe_2O_3复合材料及其光吸收性能

以Zn(Ac)2·2H2O、Fe(NO3)3·9H2O和NaOH为原料,采用水热法合成了纳米ZnO-FezO3复合材料.并用 X 射线衍射和扫描电子显微镜测试技术对znO-Fe2O3纳米粒子的结构和形貌进行了表征.ZnO-Fe2O3粒子基本为球形,粒径30～40nm;利用UV-3310 紫外-可见分光光度计测试了样品的光吸收性能,并探讨了不同的反应温度、时间及不同物料配比等因素对光吸收强弱的影响.结果表明:当Fe:Zn=1:1(摩尔比),pH=7,180℃下反应5h得到的纳米复合材料光吸收性能最好.     

多孔CuCo_2S_4/石墨烯复合材料的合成及其在超级电容器上的应用（英文）

采用水热法合成了纳米带状多孔CuCo_2S_4/石墨烯复合材料,并通过扫描电镜、透射电镜、X-射线衍射、77 K氮气吸附等方法对其进行了表征分析。该复合材料具有0.7~1.2 nm微孔和2~10 nm介孔,其总孔容为0.1 cm~3·g~(-1)。电化学性能研究表明,该材料应用于超级电容器具有良好的电化学储能性能。     

Mn/NiO@Ni_3S_2复合材料的制备及性能研究

人们在享受经济快速发展带来的好处的同时,煤、石油等也化石燃料的燃烧也带来了一系列环境问题。那么在这样的时代背景下,发展可再生资源显得尤为重要。超级电容器,一种新型储能元件,由于其优良的性能被广泛研究。电极材料,超级电容器的重要组成部分,它会直接影响超级电容器的性能。本文利用两步水热法在泡沫镍表面成功制备出了电极材料Ni O@Ni_3S_2与Mn/Ni O@Ni_3S_2。通过电化学分析,我们发现添加了少量Mn后电极材料的电容提高了。详细地,在电流密度为5 m A cm~(-2)时,Mn/Ni O@Ni_3S_2电极的电容为3.94 F cm~(-2),而Ni O@Ni_3S_2的为2.59 F cm~(-2),且前者的电容值约为后者的1.5倍。在循环了1000圈后,我们发现Mn/Ni O@Ni_3S_2的电容保持率为82.1%,这说明掺Mn后的电极材料有良好的循环稳定性。根据以上的分析,我们可以确定Mn/Ni O@Ni_3S_2比Ni O@Ni_3S_2更适合于做超级电容器的电极材料。从某种程度上来说,这个实验也可以为以后遇到类似的改善电极材料的电容提供参考。     

(Ag_2Se)_(1–x)(Bi_2Se_3)_x的热电性能研究（英文）

具有本征低晶格热导率的I-V-VI_2族三元硫属化合物在热电领域引起了广泛关注。AgBiSe_2作为这类化合物中少有的n型半导体,成为一种有潜力的热电材料。本工作系统研究了AgBiSe_2的热电性能。基于Ag_2Se-Bi_2Se二元相图,单相的(Ag_2Se)_(1–x)(Bi_2Se_3)_x的成分在x=0.4～0.62范围可调,使得该材料载流子浓度具有可调性。结果表明,通过组分调控获得了较宽范围的载体浓度1.0×10~(19)～5.7×10~(19) cm~(-3),并基于声学声子散射的单一抛物带模型对其电传输性能进行了综合评估。本研究获得的最高载流子浓度接近理论最优值,在700 K实现了最高ZT值0.5。本研究有助于深入理解AgBiSe_2的传输特性和决定热电性能的基本物理参数。     

离子液体辅助水热合成CeO_2纳米棒（英文）

以CeCl6·6H2O和NH3·6H2O为原料,使用离子液体1-丁基-3甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)辅助水热法在160℃下合成了Ce O2纳米棒。采用X射线衍射(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品的结构和形貌进行了表征。实验结果表明:使用离子液体辅助水热法制备的产物为Ce O2纳米棒,而没有离子液体时产物则为外形无规则的纳米颗粒。所制备的纳米棒直径为13~25 nm,长度为200~500 nm。增大离子液体的用量将得到纳米颗粒。此外,升高水热温度至180℃所得样品为直径19~24 nm的纳米球,该纳米球由2 nm的纳米晶团聚而成。     

Bi_2O_3-ZnO复合材料的制备及其性能

以Bi_2O_3纳米棒为前驱体,通过溶剂热法合成了一维Bi_2O_3-ZnO复合材料光催化剂。XRD物相分析,复合材料光催化剂为六方纤锌矿结构的ZnO和四角形结构的Bi_2O_3;SEM形貌观察,复合材料光催化剂为棒状Bi_2O_3,平均直径为(450±50)nm,长度为(5±1)μm,以及少量的ZnO纳米粒/片生长在Bi_2O_3的表面。在可见光照射下,分别以纯的Bi_2O_3、ZnO和Bi_2O_3-ZnO为光催化剂,通过降解染料亚甲基蓝(MB)和苯酚进行光催化性能研究。     

水热合成纳米TiO2-Fe2O3复合材料及其光催化性能

以TiCl4,FeCl3·6H2O和NH3·H2O为原料,把TiCl4和FeCl3·6H2O按照化学计量比共同水解,得到的水合氧化物中间体放入高压釜中在180℃、0.8MPa下进行反应,经过滤、洗涤、烘干,得到纳米TiO2-Fe2O3复合材料.XRD分析证明产品为锐钛矿结构.TEM形貌观察,粒子基本为球形,粒径20～30nm;将样品均匀分散在甘油-水混合液中,利用UV-1200紫外-可见分光光度计测试了样品的光吸收性能,发现该纳米复合材料对紫外光和可见光均有很强的吸收.利用该纳米复合材料作为光催化剂对有机染料溶液进行了降解实验,发现在日光照射180min后,对酸性红B染料的降解率接近100%.     

MoS_2/石墨烯/泡沫炭复合材料的析氢性能（英文）

以包覆石墨烯的炭化三聚氰胺泡沫作为支撑,通过水热法在三维泡沫炭上原位生长二硫化钼(MoS_2)纳米片,合成出一系列的MoS_2/石墨烯/泡沫炭复合材料。经XRD和TEM表征,拥有三维网络结构的炭基骨架被厚度为15～20 nm的MoS_2纳米片均匀包裹。石墨烯包覆量对析氢性能影响很大,包覆浓度25 mg L~(-1)的R-CMMS-25析氢性能最佳,在10 m A cm~(-2)电流密度下过电位为163 m V,相应的塔菲尔斜率为76 m V dec-1,相比之前未包覆石墨烯的复合材料,析氢性能得到了很大提升。通过阻抗谱间接表征材料的电子迁移效率,可以看出RCMMS-25的阻抗值最低,这表明包覆适量还原氧化石墨烯能够加速电子迁移效率并进一步提升析氢性能。     

In2O3/InNbO4复合材料的热电性能研究

In₂O₃作为一种良好的光电和气敏材料, 因高温下具有优异的热电性能在热电领域也获得广泛关注。本研究通过固相反应法结合放电等离子烧结(SPS)成功将原位自生的InNbO₄第二相引入到In₂O₃基体中, 优化了块体样品的制备工艺。同时, InNbO₄改善了样品的电输运性能, 使载流子浓度明显提高, 在1023 K时电导率最高可达1548 S·cm^-1, 高于大多数元素掺杂的样品。其中, 0.998In₂O₃/0.002InNbO₄样品的热电性能测试表明, 在1023 K时, 其功率因子可达到0.67 mW·m^-1·K^-2, 热电优值(ZT)达到最高值0.187。综上所述, 通过在In₂O₃中原位复合InNbO₄第二相可以很好地改善In₂O₃基热电陶瓷的电性能, 进而调控其高温热电性能。     

Bi_2Te_3/碳纳米管复合材料的制备方法

本文采用两步法制备Bi2Te3/碳纳米管复合材料。用硝酸溶液对碳纳米管进行超声纯化处理并使其表面活化;采用乙二醇作为溶剂与还原剂、Bi(NO3)3和Na2TeO3作为前驱体、乙二胺四乙酸(EDTA)作为表面活性剂,以NaOH调节溶液pH值,在200W功率下超声处理90min,得到均匀包覆于碳纳米管表面的中间产物为BixTeyOz。用NaBH4还原以上中间产物得到最终产物。用XRD、TEM、SEM等手段对反应中间及最终产物的形貌与微结构进行了表征。结果表明,Bi2Te3纳米颗粒分散连接于碳纳米管表面,所得Bi2Te3产物晶粒尺寸为12nm左右。使用表面活性剂和控制反应速率,使Bi2Te3非均匀形核被认为是将Bi2Te3包覆在碳纳米管表面的关键因素。     

水热合成Bi-Te-Se合金及其热电性能

用水热法在473K下反应24h,制备了Bi-Te-Se三元合金.其粉末产物由结构相同成份接近的两相Bi-Te-Se合金组成.粉末在523K,50MPa压力下热压成的块材也是两相结构.粉末和块体材料的微观形貌均由层片状颗粒组成,层片厚度为100nm左右.通过改变Te的相对含量,可以调节施主掺杂浓度.材料具有很低的热导率,在349K时试样Bi2Te2.85Se0.45具有晶格热导率最低值为0.33W/m·K.此时,它也具有最高的ZT值为0.60.     

Fe/Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3热电元件高温稳定性研究（英文）

热电元件的界面高温稳定性是决定热电器件服役性能和应用前景的重要因素,而阻挡层和热电材料之间的界面扩散和界面电阻则是评价热电元件高温稳定性的主要标准。为了进一步提升P型碲化铋热电器件的界面稳定性,本研究采用高通量筛选的方法选定适用于P型碲化铋的Fe阻挡层材料。通过一步烧结的方法制备了Fe/P-BT的热电元件,并系统研究了高温加速老化实验下的Fe/P-BT的界面微观结构的演变和界面电阻率的稳定性。在老化过程中, Fe/P-BT的界面连接良好且Fe-Sb-Te的三元扩散层的成分基本不变。扩散层厚度与时间的平方根成线性关系,生长激活能为199.6 kJ/mol。Fe/P-BT的界面电阻率较小且随着老化时间延长缓慢增大,在350℃老化16 d后仍然低于10μ?·cm~2。基于界面扩散动力学的寿命预测表明Fe可以用作Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3热电元件的阻挡层材料。     

水热合成Ag离子改性修饰Bi_2WO_6及其光催化性能

通过水热法以固体AgNO3为Ag离子来源,成功制备出系列Ag离子改性修饰Bi2WO6复合光催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、能谱仪(EDS)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)技术对其进行分析表征。研究表明,Ag离子可能取代Bi2WO6中的Bi 3+离子进入晶格,从而调节了禁带宽度。另一方面,纯Bi2WO6与Ag离子改性修饰Bi2WO6样品均为由纳米片自组装而成的球形结构,直径约为2~6μm。与纯Bi2WO6相比,Ag离子改性修饰Bi2WO6样品的结晶度较高且纳米片的排列也更致密,其光催化活性明显提高。在本文中形貌和能隙的优化是光催化性能提升的主要原因。当AgNO3的投加量为10%(摩尔分数)时,罗丹明B的降解率提高了近42%。