1引言 1
2绪论 3
2.1 热电效应 3
2.1.1 Seebeck效应 3
2.1.2 Peltier效应 4
2.1.3 Thomson效应 5
2.1.4 热电转换效率及热电优值 6
2.2 热电传输原理 7
2.2.1 载流子的传输特性 7
2.2.2 固体的热传导 9
2.2.3 热电材料的优化和性能增强 11
2.3 热电材料研究进展 12
2.3.1 高性能热电材料 13
2.3.2 硫化物热电材料研究进展 16
2.3.3 硫化铋和硫化铜材料 17
3硫化物热电材料的制备方法 19
3.1 样品的制备 19
3.1.1 粉末的合成 19
3.1.2 块体的烧结 20
3.2 样品的表征 21
3.2.1 体密度测定 21
3.2.2 热重-差热分析 21
3.2.3 X射线衍射分析 21
3.2.4 电子探针显微分析 22
3.2.5 X射线荧光分析 22
3.2.6 场发射扫描电镜分析 22
3.2.7 高分辨透射电镜分析 22
3.2.8 霍尔系数测试 22
3.2.9 电导率和Seebeck系数测试 23
3.2.10 热导率测试 24
4硫化铋块体热电材料的制备及其热电性能 25
4.1 MA工艺对硫化铋热电性能的影响 25
4.1.1 MA工艺对相结构影响 25
4.1.2 MA工艺对 Bi2S3块体微观结构的影响 28
4.1.3 MA工艺对Bi2S3块体电传输性能影响 29
4.2 SPS温度对硫化铋热电性能的影响 33
4.2.1 Bi2S3粉体的DTA-TG分析 33
4.2.2 烧结温度对Bi2S3块体相结构的影响 33
4.2.3 烧结温度对Bi2S3块体微观结构的影响 34
4.2.4 烧结温度对Bi2S3块体电传输性能的影响 35
4.2.5 烧结温度对Bi2S3块体热传输性能及ZT值的影响 37
4.3 本章小结 39
5硫化铋热电材料的组成优化 40
5.1 Ag掺杂硫化铋块体材料的制备及其热电性能 40
5.1.1 Ag掺杂Bi2S3粉体和块体的相结构 40
5.1.2 Ag掺杂Bi2S3块体的微观结构 42
5.1.3 Ag掺杂Bi2S3块体的电传输性能 43
5.1.4 Ag掺杂Bi2S3块体的热传输性能及ZT值 45
5.2 微量Cu掺杂的纳米结构硫化铋块体材料热电性能 46
5.2.1 微量Cu掺杂的Bi2S3块体的相结构 46
5.2.2 微量Cu掺杂的Bi2S3块体的微观结构 48
5.2.3 微量Cu掺杂Bi2S3块体的电传输性能 49
5.2.4 微量Cu掺杂Bi2S3块体的热传输性能及ZT值 51
5.2.5 微量Cu掺杂Bi2S3块体的HRTEM表征 51
5.3 本章小结 54
6硫化铋热电材料的微观结构调控 55
6.1 硫化铋单晶纳米结构粉体的水热合成 55
6.1.1 以Na2S2O3为硫源制备硫化铋粉体 55
6.1.2 以Na2S为硫源制备硫化铋纳米粉体 58
6.2 织构的硫化铋多晶热电块体的制备及电传输性能各向异性 62
6.2.1 以Na2S2O3为硫源合成的粉体制备织构的块体材料 62
6.2.2 以Na2S为硫源合成的粉体制备织构块体材料 67
6.3 具高速电子通道的硫化铋热电材料的设计 72
6.3.1 原料粉体和烧结后的块体的相结构 73
6.3.2 原料粉体和烧结后的块体的微观结构 74
6.3.3 不同纳米棒含量硫化铋块体的电传输性能 76
6.3.4 不同纳米棒含量硫化铋块体的热传输性能 78
6.4 本章小结 80
7 Cu1.8 S块体材料的合成及其热电性能 81
7.1 Cu1.8 S块体的MA＋SPS合成及其热电性能 81
7.1.1 MA法制备的Cu1.8 S粉体和SPS烧结后块体的相结构 81
7.1.2 Cu1.8 S粉体及不同SPS温度下烧结块体的微观形貌 82
7.1.3 不同SPS温度烧结的块体Cu1.8 S的电传输性能 82
7.1.4 不同SPS温度烧结的块体Cu1.8 S的热传输性能及ZT值 85
7.2 Cu1.8 S块体的HS＋SPS合成及其热电性能 86
7.2.1 HS法合成粉体相结构及合成机理 86
7.2.2 HS法合成粉体的微观形貌 87
7.2.3 HS＋SPS法制备的Cu1.8 S块体的相结构 89
7.2.4 HS＋SPS法制备的Cu1.8 S块体的微观形貌 91
7.2.5 HS＋SPS法制备的Cu1.8 S块体的电传输性能 91
7.2.6 HS＋SPS法制备的Cu1.8 S块体的热传输性能及ZT值 93
7.3 本章小结 94
8硫化铜块体热电材料的组成优化 95
8.1 Bi掺杂Cu1.8 S块体的制备及热电性能 95
8.1.1 Bi含量对Cu1.8 S块体相结构的影响 95
8.1.2 Bi掺杂量对Cu1.8 S块体微观结构的影响 97
8.1.3 Bi含量对Cu1.8 S块体电传输性能的影响 98
8.1.4 Bi掺杂量对Cu1.8 S块体对热传输性能分析及ZT值的影响 101
8.2 Cu2-xS（x=0， 0.04， 0.1 ）块体的热电性能 102
8.2.1 Cu2-xS块体的相结构及微观结构 103
8.2.2 Cu2-xS块体的电传输性能 104
8.2.3 Cu2-xS块体的热传输性能及ZT值 108
8.2.4 Cu2-xS块体的HRTEM表征 108
8.3 本章小结 110
参考文献 111
致谢 121