一维Bi_2Te_3基纳米材料的制备、结构控制与热电性能.pdfVIP

樊希安 等：一维BizTe。基纳米材料的制备 、结构控制与热电性能 一 维 Bi2Te3基纳米材料的制备、结构控制与热电性能 樊希安，洪小杰，吴朝阳，朱诚意，李光强，侯延辉 (武汉科技大学 钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北 武汉 430081) 摘 要： 热电材料的低 维化可以改善材料 电输运 与 为绝对温度，S为塞贝克系数 ，为电导率 ，S。为功率 热传输的矛盾，特别是一维纳米热 电材料 明显 的晶体 因子 ，它决定 了材料 的电学性能ls]， 为热导率，决定 各向异性和强烈 的量子禁闭效应 ，可大幅度提高材料 材料的热输运性能 。目前制约热 电材料大规模应用 的 的热 电优值和热 电转换效率。BiTe。是制造低温热 电 主要问题是其热电转换效率太低 。要提高材料的热 电 材料 的最常用材料 ，在温差发 电和半导体制冷方面具 转换效率 ，必须使材料具有较大功率 因子并且尽可能 有广阔的商业应用前景。以一维 Bi。Te。基纳米热 电 降低热导率l1 ]。而影响材料热电优值 ZT 的3个参 材料的制备技术为评述线索，重点论述一维 BiTe。基 数 ：塞贝克系数 、热导率 、电导率 皆与材料 的电子结构 纳米热电材料形貌参数 (包括直径 、长径比)、晶面取向 相关 ，三者相互关联 。提高电性能的同时很难得到较 等微观结构的调控方法、生长机理 以及显微结构对热 低的热导率 ，而降低热输运性能时往往又会使 电性能 电性能的影响规律。指 出发展新 的一维 BiTe。基纳 恶化。一种行之有效 的方法是通过材料的低维化来实 米热 电材料结构控制方法，研 究一维纳米热 电材料的 现口 ]，国内外学者对其展开了广泛的研究，其中一维 定向排布及组装技 术，从 更深层 次揭示一维结构与热 BiTe。基纳米热电材料更是研究的热点和重点，包括 电性能的关系，以及开发一维 BiTe。基纳米热电材料 纳米线 、纳米管_2、纳米棒[和纳米带_2。。等，这些 在各领域的实际应用是未来研究的发展方向。 研究主要围绕无模板化学合成和模板辅助合成等新技 关键词： 热 电材料 ；Bi。Te。；一维纳米 结构 ；结构调 术的开发、一维结构和热 电特性的调控 ，以及一维结构 控 ；热电性能 与热电性能的关系展开 。本文结合国内外 的必威体育精装版研究 中图分类号： TN304；TB304 文献标识码：A 进展 ，以一维 BiTe。基纳米热 电材料 的制备技术为评 文章编号 ：1001—9731(2013)03—0305—08 述线索 ，重点论述一维 Bi。Te。基纳米热电材料形貌参 数 (包括直径 、长径 比)，微观结构的调控方法及理论 ， 1 引 言 一 维结构的生长机理以及显微结构对热 电性能的影响 热电材料是利用材料 内部载流子的运动及其相互 规律。 作用来实现热能和电能之间相互转换 的一类重要的半 2 无模板化学合成一维 BiTe。基纳米热电材 导体功能材料 ，基于帕尔贴效应和塞贝克效应 ，其可应 料及结构调控 用于半导体制冷与温差发电领域。与传统制冷和发电 技术相 比，热 电材料具有无机械运动部件、无噪声、无 无模板化学合成是以有机溶剂或水溶液为反应介 振动、无需制冷剂、环境友好、结构紧凑、占用空间小、 质 ，通过还原剂将 Te化合物、Bi化合物还原 ，合成一 可靠性高和使用寿命长等独特优点，在汽车尾气、工业 维 Bi。Te。基纳米热 电材料的方法。用该法制得 的一 余热和太 阳能发 电等节能环保领域 ，微电子、光