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Bi_2Te_3及其与聚苯胺复合材料的制备及热电性能研究

赵晴  
【摘要】: 本文采用溶剂热法制备了低维结构的Bi_2Te_3晶体,首先研究了合成条件对产物形貌的影响。结果表明添加剂是决定晶体形貌的关键因素,反应温度与实验步骤也对产物的形貌有重要影响。其中,以SDBS作添加剂可得到针状、管状结构的Bi_2Te_3晶体,以PVP作添加剂可得到花朵状、薄片状结构的产物。两步法可以使晶体按照“爆发成核,缓慢生长”的过程生长,从而可以得到均匀、统一形貌的产物,同时,改变温度可以起到调控晶体生长热力学与动力学的作用,进而也能对产物的形貌进行调整。其次,通过对其热电性能的分析发现,一维纳米结构Bi_2Te_3的功率因子随温度升高而增加,最大值为143.1μW·m-1K-2。而二维纳米结构的样品虽然在室温附近有较大的Seebeck系数约100μV/K,但由于其电导率较低,功率因子在较宽的温度范围内保持在23μW·m-1K-2左右。总体来说,一维纳米结构Bi_2Te_3的功率因子高于二维纳米结构,而且在较高温度时表现得更明显。 本文还研究了掺杂态聚苯胺的导电性能及其与Bi_2Te_3复合材料的合成。结果表明,一次掺杂态、二次掺杂态以及磺基水杨酸掺杂态聚苯胺的导电性能相差不大,而Bi_2Te_3极易被氧化酸化的化学性质使其不能通过化学方法直接与聚苯胺合成得到复合材料。最后采用机械法将两者混合,分析了混合前后材料的热电性能。聚苯胺的功率因子随温度变化有较大的波动,最大值出现在326.5K,说明其适合在室温附近使用。而机械混合的产物功率因子比复合前的两种材料都低,且随温度升高基本不变,说明机械混合得到的复合物并不能提高材料的热电性能。


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