来自地球丰富的材料的高性能热电:通过第二阶段纳米结构在PbS中增强了PbS的优点
Li-Dong Zhao1, Shih-Han Lo, Jiaqing He
1Department of Chemistry, Northwestern University, Evanston, Illinois 60208, USA.
Journal of the American Chemical Society
|December 1, 2011
概括
硫化 (PbS) 通过兴奋剂和纳米结构改进为优质的热电材料. 优化的PbS实现了高ZT值,为化提供了一个有希望的替代品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 硫化 (PbS) 是一种丰富的化合物,具有热电应用的潜力.
- 提高PbS的热电性能对于能源采集和废热回收至关重要.
研究的目的:
- 通过兴奋剂和纳米结构来增强硫化 (PbS) 的热电特性.
- 调查电子供体兴奋剂和金属硫化物添加对PbS性能的影响.
主要方法:
- 使用化 (PbCl2) 作为电子捐赠体进行了广泛的兴奋剂研究.
- 引入金属硫化物相 (Bi2S3,Sb2S3,Srs,CaS) 来降低网格导热率.
- 使用传输电子显微镜 (TEM) 进行表征,并评估热电功率图 (ZT).
主要成果:
- 用1.0mol%的PbCl2进行兴奋剂增加了功率系数,在>723K时,功率系数增加到~12μW cm(-1) K(-2).
- 添加金属硫化物通过纳米级沉和声子散射,将晶格导热率降低了高达52%.
- 用Bi2S3和PbCl2.2烧结的火花等离子体样本在723K时达到0.8的ZT值,在923K时达到1.1的ZT值.
结论:
- 优化的兴奋剂和纳米结构显著提高了PbS的热电性能.
- 酸显示出作为化 (PbTe) 的成本高效和高性能替代品的潜力.
- 该研究强调PbS是先进热电器件的有前途材料.
