[00136865]CNTs/n-Bi2Te3基热电材料薄膜的制备及电沉积机理探索

1、课题来源与背景; 随着能源危机和环境污染的加剧,可将大量低品位热能转化成电能的温差发电技术日益受到关注。但目前温差发电的热电转换效率较低,严重制约着温差发电技术的应用。热电材料作为温差电器件的核心部分,性能的好坏直接决定器件效能的优劣,因此开发高性能热电材料具有重要意义。 2、研究目的与意义; 在离子液体中通过电沉积技术制备CNTs/n-Bi2Te3基热电薄膜,利用离子液体在电化学领域的优势,有望得到在水及有机溶液中无法实现的Bi2Te3基微结构,提高其ZT值。本项目的开展可为离子液体中电沉积热电材料薄膜提供一定的理论依据,为高性能的热电材料的制备及温差电技术的发展,提供相应的技术参考。 3、主要论点与论据; （1）确定氯化胆碱-丙二酸离子液体为电沉积制备CNTs/n-Bi2Te3基热电材料薄膜的良好溶剂。 （2）获得了MWNTs在氯化胆碱-丙二酸离子液体中分散稳定的超声处理和酸化工艺条件。 （3）Bi2Te3在离子液体中的电沉积过程与水体系不同,阴极还原峰增加,离子在电极表面存在着明显的吸附现象。 （4）通过调节电沉积溶液组成及沉积参数,获得了具有良好热电性能和表面形貌的n-Bi2Te3及CNTs/n-Bi2Te3基热电材料薄膜。 （5）对材料的宏观性能与材料组成之间的关系进行分析。镀层中Bi含量提高可使得材料的电导率提高,但温差电性能有所下降。 4、创见与创新; 将离子液体、电沉积技术及温差电材料有机的结合起来,进行高热电性能的Bi2Te3基纳米材料薄膜的制备,这是本项目在技术上的创新。将工艺参数、材料微观结构和宏观热电性能相关联,分析它们之间的内在联系,这是本项目在理论上的创新。 5、社会经济效益,存在的问题; 采用电沉积技术在离子液体中制备CNTs/n-Bi2Te3基热电薄膜,具有工艺简单、价格低廉及可大规模生产等优势,为热电技术的应用贡献力量。目前尚处于实验室研究阶段,存在的主要问题是CNTs对Bi2Te3热电材料结构的内在影响研究还不够深入,材料的热电性能有待进一步提高。 在国内外学术刊物上发表4篇论文,申请国内发明专利5项,其中授权发明专利1项,授权实用新型专利1项。