Sn(Se,S)/低维碳织构化纳米复合材料的可控构筑及热电性能研究
批准号:
51802034
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
韩广
依托单位:
学科分类:
E0208.无机非金属能量转换与存储材料
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
张斌、沈星辰、黄丽斯、张翔、谢丹丹、张雨萌
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中文摘要
SnSe基热电材料因其优异的性能和较低的毒性,近年来受到热电研究领域广泛关注。本项目针对SnSe多晶材料在300-773 K温区热电优值(ZT)较低的问题,以Sn(Se,S)为研究对象,拟采用溶液法宏量制备S固溶量精确调节、形貌可控的Sn(Se,S)纳米材料,并原位复合低维碳材料,结合快速烧结得到Sn(Se,S)/低维碳织构化纳米复合材料。利用织构度调控提升材料的载流子迁移率;通过高载流子迁移率低维碳的引入及其形成界面的声子散射作用,实现热电输运性能协同优化;结合S固溶和元素掺杂调控,获得上述温区ZT值的大幅提升。项目预期将实现Sn(Se,S)/低维碳纳米复合材料的可控构筑,揭示织构度、碳复合与热电性能之间的关联规律,阐释该复合材料中独特的电、热输运机制,为其他层状结构硫族化合物的热电性能提升提供思路。
英文摘要
SnSe-based thermoelectric materials combine excellent thermoelectric performance with relatively low toxicity, and therefore have received extensive attention from the thermoelectric community. However, the figure of merit (ZT) values within the temperature range of 300-773 K of SnSe polycrystalline materials are relatively low. In this project, we will realize the large-scale solution synthesis of Sn(Se,S) nanomaterials with tunable S concentration, controllable morphology and in-situ attached low-dimensional carbon that will be sintered into Sn(Se,S)/carbon nanocomposites. To achieve exceptional thermoelectric performance at above-mentioned temperature range, we will increase the carrier mobility by texture modulation, synergistically optimize the thermoelectric transport properties by utilizing the high carrier mobility of carbon and enhanced interface phonon scattering, as well as tune the S concentration and doping level. This project will realize the controllable fabrication of Sn(Se,S)/carbon nanocomposites, disclose the relationship between texturing degree/carbon incorporation and thermoelectric performance and the relevant transport mechanism, as well as shed light on the thermoelectric performance enhancement of other layer-structured chalcogenides.
环境友好型SnSe基热电材料近年来受到热电研究领域广泛关注。针对SnSe多晶材料在300-773 K温区热电优值(zT)较低的问题,本项目研究了一系列SnSe基纳米结构材料的最优制备工艺,探究了织构度、低维碳复合、固溶S对热电输运性能的影响规律,实现了多晶SnSe热电性能的显著提升。发展了SnSe纳米棒的微波溶剂热合成法,结合快速烧结,实现织构化样品制备,通过织构度调节,实现热电性能提升,在平行烧结压力方向获得1.08的zT值(773 K);实现了SnSe与rGO(还原氧化石墨烯)的原位纳米复合及SnSe/rGO块体复合材料的制备,通过rGO复合量调控,获得了0.91的zT值(823 K),比未复合样品的zT峰值提升47%;制备了S固溶量可控的SnSe基材料,结合Cu2Sn(Se,S)3第二相复合,实现低温区zT值提升。为快速、可控构筑高性能SnSe基多晶热电材料提供了实验基础。截止目前,在项目资助下,在Nano Energy、Acta Materialia等SCI期刊发表论文19篇(其中2篇in press);申请国家发明专利5项,其中1项已授权(一种SnSe/rGO热电复合材料及其制备方法);培养博士生2人、硕士生6人,获评重庆市优秀硕士学位论文1篇(SnSe基材料的溶液合成及热电性能研究);参加国内外学术会议并做口头报告10次(包括邀请报告4次);获2020年度重庆市自然科学奖一等奖(排名第四)。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Anion-exchange synthesis of thermoelectric layered SnS0.1Se0.9-xTex nano/microstructures in aqueous solution: complexity and carrier concentration
水溶液中热电层状 SnS0.1Se0.9-xTex 纳米/微米结构的阴离子交换合成:复杂性和载流子浓度
DOI:10.1039/c9tc01994d
发表时间:2019
期刊:Journal of Materials Chemistry C
影响因子:6.4
作者:Huang Lisi;Han Guang;Zhang Bin;Gregory Duncan H.
通讯作者:Gregory Duncan H.
Dynamic Epitaxial Crystallization of SnSe2 on the Oxidized SnSe Surface and Its Atomistic Mechanisms
氧化 SnSe 表面 SnSe2 的动态外延结晶及其原子机制
DOI:10.1021/acsami.0c05029
发表时间:2020
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Zhang Bin;Li Ang;Han Guang;Zhang Zhenhua;Peng Kunling;Gong Xiangnan;Zhou Xiaoyuan;Han Xiaodong
通讯作者:Han Xiaodong
Realizing Enhanced Thermoelectric Performance and Hardness in Icosahedral Cu5FeS4-xSex with High-Density Twin Boundaries
通过高密度双晶界实现二十面体 Cu5FeS4-xSex 的热电性能和硬度增强
DOI:10.1002/smll.202104592
发表时间:2022
期刊:SMALL
影响因子:13.3
作者:Wang Huan;Zheng Sikang;Wu Hong;Xiong Xin;Xiong Qihong;Wang Hengyang;Wang Yang;Zhang Bin;Lu Xu;Han Guang;Wang Guoyu;Zhou Xiaoyuan
通讯作者:Zhou Xiaoyuan
DOI:DOI: 10.1016/j.jma.2021.09.012
发表时间:2021
期刊:Journal of Magnesium and Alloys
影响因子:17.6
作者:Xiao Shijuan;Peng Kunling;Zhou Zizhen;Wang Huan;Zheng Sikang;Lu Xu;Han Guang;Wang Guoyu;Zhou Xiaoyuan
通讯作者:Zhou Xiaoyuan
Realizing Cd and Ag codoping in p-type Mg3Sb2 toward high thermoelectric performance
在p型Mg3Sb2中实现Cd和Ag共掺杂以获得高热电性能
DOI:10.1016/j.jma.2021.09.012
发表时间:2021-10
期刊:Journal of Magnesium and Alloys
影响因子:17.6
作者:Xiao Shijuan;Peng Kunling;Zhou Zizhen;Wang Huan;Zheng Sikang;Lu Xu;Han Guang;Wang Guoyu;Zhou Xiaoyuan
通讯作者:Zhou Xiaoyuan
p型Mg3(Sb,Bi)2基织构化富位错热电材料的可控构筑与电热输运调控
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:韩广
- 依托单位:
Cu5FeS4基热电材料的孪晶界构筑与性能调控
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:韩广
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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