Ce掺杂Bi2O3纳米棒及热电性能研究

摘要：

当今,大量化石能源(煤炭、石油和天然气)燃烧造成的环境污染和能源短缺的问题日益严重.寻找一种高效、绿色、低成本和可持续的能源材料是现今能源科学研究的重点工作之一.热电技术是能够利用收集工厂、汽车等产生的废热形成温度梯度通过塞贝克效应转化为电能,通过珀尔帖效应可用于制冷.热电材料是热电技术的关键.因此,热电材料的性能研究对于未来解决能源问题具有举足轻重的作用.Bi2O3是一种绿色环保、低成本同时具有较高的塞贝克系数的热电材料.但由于导电性差,到目前为止,Bi2O3的功率因子(PF)最大为1.05×10-3 W K-2 m-1.制备纳米材料是提高热电转换效率的重要方法之一,本文通过简单的化学气相沉积法(CVD),成功合成CexBi2-xO3(x=0,0.1％,0.2％,0.3％)纳米棒,并对其进行化学成分、形貌和微观结构分析.常规X-射线衍射花样(XRD)/小角掠射XRD(GIXRD),X-射线光电子能谱(XPS)测量,证明所得的样品为CexBi2-xO3.通过扫描/透射电子显微镜观察,发现产物为分散均匀的纳米棒,并冷压成圆块.本文用热电性能测试系统(ZEM-3)对样品的电输运性能(赛贝克系数和电阻率)进行测试,并利用激光热导仪(LASER FLASH DLF-1)和差式扫描量热仪(EX-STAR 6200)测试样品的热导率.结果表明,在479K下,Ce0.2Bi1.8O3样品的功率因子(PF)为1.265×10-2W K-2m-1,ZT值为0.57×10-2,远高于未掺杂的样品,因此Ce掺杂的Bi2O3热电材料在能源/材料/器件具有良好的应用前景.

关键词：热电学、掺杂半导体、纳米材料

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资助基金：国家自然科学基金21371049,51372070;河南省自然科学基金研究项目162300410040;河南省教育厅重点项目14b430010;河南省基础与前沿技术研究计划162300410040;河南省教育厅科学技术研究重点项目14B430010;河南省SnSe空心微纳球的气敏性质研究创新型科技团队111

在线出版日期：2018-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：74-82