基于CdO高温热电性能研究
PdO,Au,CdO
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ８ ６ ６ ／ Ｐ Ｋ Ｕ． ＷＨＸＢ ２ ０ １ ５ ０ ８ ２ ４ １
ｗｗ ｗ． ｗ ｈ ｘ ｂ ． ｐ ｋ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
Ｐ ｄ Ｏ， Ａｕ ， Ｃｄ Ｏ修饰Ｓ ｎ Ｏ２ 纳米纤维 的制备及其气敏特性
胡瑞金 王 兢 朱慧超
（ 大 连 理 工 大 学 电子 科 学 与技 术 学 院 ， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ３ ）
关键词： 气体传感器 ； Ｓ ｎ Ｏ ： ： 修饰： 静 电纺丝 ： 气敏机理 中图分类号 ： ０ ６ ４ ９
Ｐｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｎ ｄ Ｇａ ｓ Ｓｅｎ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｐｒ ｏｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ＰｄＯ， Ａｕ ， Ｃｄ Ｏ Ｃｏａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏｎ Ｓｎ Ｏ２ Ｎａｎ ｏ ｉｂ ｆ ｅ ｒ ｓ
ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｂ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ａ ｔ ｅ ｄ Ｓｎ Ｏ２ ｎ ａ ｎ ｏ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ｘ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｌ ｙ ２ ０ ０ ｎ ｍ。 ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｄ １ ５ ． ｎ ｍ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅｒ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｇ ａ ｓ — ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ａｌ Ｉ ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ ｉ ｆ ｂ ｅｒ ｓ ｗｅｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅｒ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｇａ ｓ
摘要 ： 采用静 电纺丝 的方 法制备 了Ｓｎ Ｏ 纳 米纤维， 并分别用Ｐ ｄ Ｏ、Ａｕ 、Ｃｄ Ｏ对 该纳米纤维材料 进行表面修
基于低维碳材料的高效光热蒸汽转化研究共3篇
基于低维碳材料的高效光热蒸汽转化研究共3篇基于低维碳材料的高效光热蒸汽转化研究1光热转化技术是指将光能转化为热能的过程，广泛应用于太阳能利用、污水处理、海水淡化等领域，具有广阔的应用前景。
与传统的基于太阳能的光热转化技术相比，基于低维碳材料的光热转化技术具有高效、可靠、可控性好等优势，成为研究的热点之一。
近年来，越来越多的研究表明，低维碳材料，如石墨烯、碳纳米管具有良好的光热性质。
这些材料中的电子相互作用较强，导致电子的热传导能力较强，而狭长的几何形状也有利于局部温度的升高。
这些特点使得低维碳材料成为理想的光热转化材料。
基于低维碳材料的光热转化技术涉及到材料的制备、结构的优化、光照模式的设计等方面。
首先，制备过程中需要考虑制备成本、稳定性以及材料结构的控制。
其次，低维碳材料的热导率与大尺寸的热传导率不同，需要优化材料结构，增加低维碳材料的比表面积和热导率。
最后，针对不同的应用场景，需要设计不同的光照模式，以达到最佳的光热转化效率。
目前，石墨烯和碳纳米管是基于低维碳材料的光热转化研究的主要材料。
石墨烯具有极高的比表面积，可在可见光和红外区域均表现出良好的吸收性能。
然而，由于石墨烯的光吸收率较低，对于低浓度的光源来说，石墨烯的吸收量比较有限。
相比之下，碳纳米管在NIR区域有较强的吸收能力，且在纵向方向的热导率较高，是一种更为可靠的光热转化材料。
除了石墨烯和碳纳米管，其他低维碳材料，如碳纳米带、碳量子点等也被应用于光热转化技术中。
一些研究表明，碳量子点和碳纳米带也具有良好的光热转化性能，在可见光区域和 NIR 区域均能够表现出良好的吸收效果，展示出很好的应用前景。
综上所述，基于低维碳材料的光热转化技术是一个快速发展的领域，给我们提供了一种高效、可靠、可控制性好的光热转化材料。
在未来的研究中，我们需要更加深入地研究低维碳材料的光热性质，探索新型的低维碳材料，以适应不同的应用场景基于低维碳材料的光热转化技术在吸收和转换光能方面表现出良好的性能，在各个应用领域都具有广阔的应用前景。
二维CdO的低晶格热导率研究
第49卷第12期人工晶体学报Vol.49No.12 2020年12月JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS December,2020二维CdO的低晶格热导率研究刘雪飞S罗子江2，吕兵1(1.贵州师范大学物理与电子科学学院，贵阳550025；2.贵州财经大学信息学院，贵阳550025)摘要:寻求具有较小晶格热导率k|”的高热电性能的二维材料具有重要意义。
基于从头计算和声子玻耳兹曼输运理论，该研究首先对二维CdO结构进行优化，并通过计算声子谱验证了单层CdO的动力学稳定性。
在此基础上详细研究了单层CdO的声子输运性质。
计算表明在室温下单层CdO的晶格热导率k|”约为5.7W/(m-K)，低于单层石墨烯、磷烯、黑磷和MoS2等二维材料的晶格热导率。
其中，Z方向声学模式(Z-direction acoustic,ZA),横声学支(transverse acoustic,TA),纵声学支(longitudinal acoustic,LA),Z方向光学模式(Z-direction optical,ZO),横光学支(transverse optical,TO)，纵光学支(longitudinal optical,LO)对k］(il的百分比贡献分别为73.7%、13.9%、3.7%、2.8%、4.7%和1.2%。
研究发现,ZA、TA、LA声学支和光学支之间的强散射是导致单层CdO低热导率的原因。
本文计算结果可用于指导基于CdO的低维热电器件的设计。
关键词:CdO；二维材料；声子；热导率；第一性原理中图分类号:TB383；O474文献标识码：A文章编号：1000-985X(2020)12-2292-05 Investigation of Low Lattice Thermal Conductivity in Two-Dimensional CdOLIU Xuefei1,LUO Zijiang2,LYU Bing1(1.School of Physics and Electronic Science,Guizhou Normal Lniversity,Guiyang550025,China；2.College of Information,Guizhou Lniversity of Finance and Economics,Guiyang550025,China)Abstract:Seeking two-dimensional materials with low lattice thermal conductivity(k hl)is of great significance to enhance high thermoelectric performance.Based on ab-initio calculations and phonon Boltzmann transport theory,the structure of twodimensional CdO is optimized and the dynamic stability of monolayer CdO is verified by calculating phonon spectra.The phonon transport properties of monolayer CdO were studied in detail.The results show that the lattice thermal conductivity of monolayer CdO is around5.7W/(m・K)at room temperature,which is much lower than that of monolayer graphene, buckled monolayer phosphorene,monolayer black phosphorene,and MoS.The percentage contribution of Z-direction acoustic( ZA),transverse acoustic(TA),longitudinal acoustic(LA),Z-direction optical(ZO),transverse optical(TO)and longitudinal optical(LO)branches to k hl is73.7%,13.9%, 3.7%,2.8%,4.7%and1.2%,respectively.The strong scattering among optical-acoustic phonons is found to be responsible for the low thermal conductivity of monolayer CdO.The calculated results could guide the design of CdO-based low-dimensional thermoelectric devices.Key words:CdO;tw-o-dimensional material；phonon；thermal conductivity；first-principle0引言研究表明,90%以上的能源消耗和利用涉及热能,废热用于发电对于节能减排具有重要意义，因此关于材料的热输运性质的研究具有现实意义。
镁合金高温变形时动态再结晶机理的研究
镁合金在高温变形时动态再结晶的研究T.Al-Samman ，G. Gottstein（亚琛工业大学金属学与金属物理研究所德国亚琛52056）摘要：由于激活镁合金的非基面滑移系需要有很大的临界应力，因此动态再结晶在镁合金的变形过程起到了重要的作用，特别地，我们观测了镁合金的变形温度在200℃时从脆性到韧性转变的行为。
本文通过对商业用AZ31镁合金在不同温度和应变速率下挤压加工后再进行单轴向压缩试验，进而研究不同变形条件对镁合金动态再结晶和组织转变的影响。
此外，还分析了镁合金初始状态的组织结构对其动态再结晶晶粒尺寸的影响。
在较大应变情况下测得的再结晶晶粒尺寸与合金的变形条件的关系相对初始组织结构而言更为紧密。
AZ31镁合金变形不同于纯镁，它的变形随温度升高它的晶粒没有明显长大。
例如，400℃时，它的应变速率只有10-4s-1，在特定的变形条件下使得完全再结晶的微观组织中的平均晶粒尺寸仅有18μm，并且这些织构随机分布。
本文研究的试样在200℃/10-2s-1条件下变形，利用光学显微镜观察了动态再结晶里面的孪晶组织，还利用EBSD（电子背散射衍射）对此做了更进一步的研究。
关键词：DXR、孪生、机理、变形、流动行为、EBSD1 介绍在高温下镁合金出现了更多的滑移系，使得它的可加工性能大幅提升。
例如，通过加热非基面滑移和<c+a>面滑移能够有效的进行。
这样就使得材料的成形性能更加优良，并且使板材通过热轧生产成为了可能。
在热成型时材料很容易发生再结晶。
例如，动态再结晶影响晶体结构使材料呈现出各向异性。
因此，对在热加工条件下再结晶过程中结构形成机理的研究是很重要的，因为大多数商业用镁合金都将采用这种方法来制造成半成品的，从而进一步加工的。
众所周知，再结晶过程包括形核、晶粒长大一直到此过程完成。
镁及其合金的动态再结晶机理已经有一些报道。
这些结晶机制根据自然结晶过程可以分成两类：连续和不连续再结晶。
连续动态再结晶是一个回复过程，它是通过不断地吸收那些最终将导致形成大角度晶界的亚晶界的位错，从而形成新的晶粒[1]。
基于分子模拟技术的极端高温条件下材料介电性能的初步研究
2006年 4 月电工技术学报Vol.21 No.4 第21卷第4期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Apr. 2006基于分子模拟技术的极端高温条件下材料介电性能的初步研究成永红谢小军陈小林崔浩冯武彤赵磊（西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安 710049）摘要介绍了分子模拟技术及其数学基础和常用的分子模拟软件，然后以氧化硅晶体为例介绍了分子模拟的计算方法，研究了氧化硅材料极端高温下的介电性能，分析了分子模拟的计算结果。
结果显示分子模拟技术在研究材料介电性能方面是可行的，表明该方法是一个有着巨大潜力的研究领域。
关键词：分子模拟极端高温介电性能中图分类号：TM21Research on Dielectric Properties at Ultra-High Temperature Based onMolecular Simulation TechniqueCheng Yonghong Xie Xiaojun Chen Xiaolin Cui Hao Feng Wutong Zhao Lei（State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power EquipmentXi’an Jiaotong University Xi’an 710049 China）Abstract The molecular simulation technique, its mathematic foundation and the common commercial software are introduced in this paper. Using the quartz as an example, the calculating methods of the molecular simulation are illuminated. The dielectric properties of quartz at ultra-high temperature are studied, and the calculating results of molecular simulation are analyzed. The research results show that the molecular simulation can be applied to study the dielectric properties and it may be a valuable research field in the future.Keywords：Molecular imitation, ultra-high temperature, dielectric properties1引言材料的介电性能是最基本、最重要的性质之一，材料介电性能的研究一直以来都是电介质领域的一个研究热点。
浅谈提高有机热电材料性能的策略
式中，S是Seebeck是材料的热导率。
由于有机热电材料的电导率通常较其中，ηC 为卡诺效率，Tcold和T度和热源温度。
为了提高热电转换的效率，ZT值必须从其中，T表示绝对温度；m表示普朗克常数；k B表示玻尔兹曼常数，载流子的浓PF。
同时，还需要进一步的研究来提高掺杂剂和聚合物的混溶性，以提高掺杂126研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2024.03（上）式，开发新的后处理手段对OSC 的推广具有重要意义。
2.4 无机填料有机材料的导电率相对较低，而无机材料的导电性相对较高。
由于有机材料的优点，在导电聚合物中添加无机材料更简单。
无机填料的加入可以显著提高聚合物的导电性，另一方面，有机-无机强界面相互作用可以诱导界面产生能量过滤效应，导致S 的增加。
因此，在导电聚合物中加入无机填料是提高导电性和S 的有效方法。
近年来，碳纳米管（CNTs）、石墨烯、碲化铋（Bi 2Te 3）和碲（Te）等策略都显示出了积极的效果。
石墨烯和碳纳米管等碳材料富含π-π共轭结构和大表面积，当用作PEDOT、P3HT、PANI、PPy 等导电聚合物的无机调味料时，表现出积极的效果。
它们的 π-π共轭体系和比表面积极大地促进了碳颗粒和导电聚合物之间的有效界面接触，可显著提高材料的热电性能。
由于纳米碳材料与有机单体和聚合物链之间的相互作用，导电聚合物可以在碳纳米结构的表面原位聚合。
原位聚合的复合材料通常具有高导电性和热电性能。
由于范德华相互作用，石墨烯的自聚集对热电性能产生了负面影响，因此碳纳米管作为填料策略比石墨烯更受关注。
CNT 的一维结构可以在导电区域之间形成有效的连接，并提高传输效率。
尤其是聚单壁碳纳米管复合材料，它能充分发挥超高导电性、界面能量滤过效应及模板作用。
同时，它表面覆盖的聚合物呈现导热性低的特点，有机材料对CNT 连接进行优化，这对声子的传输起了抑制作用，故它的界面处能保持传输电子的特性但同时具有阻碍电子通过CNT 的特性。
Sr掺杂CdO多晶块体的高温热电性能
2
实验
Cd1–xSrxO(x=0, 0.01, 0.03, 0.05)多晶块体样品是
由传统高温固相反应法烧结制备而成. 以 CdO(阿法 埃莎化学有限公司, 98.9%)和 SrO(阿拉丁试剂有限公 司, 97%)粉末为初始反应物, 按原子摩尔比称量配料, 在行星式球磨机中以酒精为溶剂湿磨 12 h, 取出后置 于烤箱中烘干, 以 315.3 MPa 的实际压强压制成直径 为 12 mm 的圆片, 在马弗炉中以 10°C/min 快速升温 至 900°C 并保持 20 h, 然后以 1°C/min 缓慢降温至 200°C, 最后自然降至室温, 得到不同 Sr 掺杂浓度的 CdO 多晶块体样品. 所制样品的晶体结构由 X 射线衍射仪(XRD, D8 Advance, 布鲁克 , 德国 )分析 ; 室温载流子浓度和迁 移率采用范德堡法使用 ET-9000 电输运测量系统(北 京东方晨景科技有限公司 , 中国 ) 测得 ; 微观形貌由 S-4800 扫描电子显微镜 (SEM, 日立 , 日本 )表征 ; 样 品 电 阻率 和 塞 贝克 系数 S 在商 用热 电 测量 系统 LSR-800 上(林赛斯 , 德国 )采用四点法同时测得 ; 热 导率是由公式=CpDd 计算得出, 式中的 Cp, D, d 分 别是样品的比热容、热扩散系数和密度. 其中, 比热 容 Cp 由 DSC200F3 差式扫描量热仪(耐驰, 德国)测得; 热扩散系数 D 由 LFA 1000 型激光热导仪(林赛斯, 德 国)在真空条件下测得; 密度 d 由阿基米德法排水法 测得.
翟胜军等.
中国科学: 物理学 力学 天文学
2015 年
第 45 卷
第 10 期
推动了氧化物热电材料的发展[8–11]. CdO 是一种常见的 n 型透明导电氧化物, 具有较 高的迁移率 , 带隙宽度为 2.28 eV, 已经被广泛地应 用在光电器件中. 近期我们研究发现, CdO 同样具有 较好的高温热电性能, 未掺杂的 CdO 多晶块体样品 在 1000 K 时的 ZT 值约为 0.3, 可与大多数 n 型氧化 物热电材料的 ZT 值相比拟[12–14]. 然而, CdO 的热导 率相对较高, 导致其 ZT 值远低于传统的合金化合物, 仍然无法达到商业使用标准 . 因此 , 降低 CdO 的热 导率对于其热电性能的提升和实际应用起到了关键 作用. 本文通过掺杂 SrO 来降低 CdO 多晶陶瓷的热 导率以优化其热电性能. 其中, 最佳掺杂浓度的 Cd0.97Sr0.03O 样品在 1000 K 时的 ZT 值达到了 0.4, 比 未掺杂的 CdO 样品提高了 25%, 可与目前所报道的 最好的 n 型氧化物热电材料相媲美[15–17].
先进热结构材料高温氧化模型及热-力-氧耦合行为研究共3篇
先进热结构材料高温氧化模型及热-力-氧耦合行为研究共3篇先进热结构材料高温氧化模型及热-力-氧耦合行为研究1先进热结构材料高温氧化模型及热-力-氧耦合行为研究随着航空航天技术的不断发展，传统金属材料在极端高温条件下的使用限制和问题日益凸显，如高温氧化、热膨胀失控等。
因此，先进热结构材料的研究发展越来越重要。
然而，这些材料在极端高温环境下的氧化行为及热-力-氧耦合行为研究相对薄弱。
因此，本文将对先进热结构材料高温氧化模型及热-力-氧耦合行为进行探究。
先进热结构材料的高温氧化行为高温氧化是先进热结构材料在极端高温环境下所遇到的重要问题之一。
因此，深入了解这一问题是十分必要的。
先进热结构材料通常都是由含有金属元素的复合材料构成，例如SiC/SiC和C/C两相复合材料。
高温氧化会导致这些材料表面形成氧化层，进而对材料的性能造成影响。
目前，对先进热结构材料高温氧化模型的研究主要分为两个方向：表面扩散模型和宏观氧化模型。
表面扩散模型认为氧化是在材料表面发生的一种扩散限制过程，模型参数主要包括材料表面化学反应速率常数、氧离子扩散系数、阳离子扩散系数等。
而宏观氧化模型则认为氧化是一个贯穿材料的过程，将整个材料划分成多层和多个区域，每个区域氧化程度不同。
这些区域可以根据氧流量进行分类，进而得到一系列宏观的氧化动力学参数。
热-力-氧耦合行为在极端高温环境下，先进热结构材料还会遭受热-力-氧耦合作用，即高温氧化和材料热膨胀互相影响。
在这种情况下，需要探究该作用对材料性能的影响。
热膨胀是指物体在温度变化时所产生的伸长或缩短，其大小与材料的残余应变、温度变化范围以及温度变化速率等因素有关。
在高温下，热膨胀会导致材料变形，甚至失控。
而高温氧化也会影响材料的性能，进而影响其热膨胀因素。
例如，氧化层的体积与材料原始体积比较小时，氧化层对材料的拉伸强度影响相对较小；但是，当氧化层体积相对较大时，就会显著影响拉伸强度。
因此，必须考虑氧化层的形成对热膨胀的影响。
氧化物热电材料研究进展
氧化物热电材料研究进展徐飞;李安敏;程晓鹏;孔德明【摘要】由于能源危机正在到来,废热回收已经成为解决能源短缺问题的有效途径之一,热电材料在废热收集环节中占有举足轻重的地位.其中,氧化物热电材料拥有抗氧化能力强、热稳定性好、原料相对低廉、制备工艺相对简单、无毒、无污染、使用寿命长等传统合金材料不具备的优点,但由于低的电导率因而限制了其在热电性能方面的表现.已经有大量研究发现,可以通过元素掺杂,改善氧化物热电材料的热电性能,氧化物热电材料再次受到广大研究者的关注.综述了氧化物热电材料的研究进展与今后的发展方向,着重阐述了以BiCuSeO为代表的氧化物热电材料的基本结构、性能特征与研究进展;评述了BiCuSeO材料Bi位、Cu位和O位掺杂研究以及BiCuSeO的结构优化;并简单介绍了NaCo2 O 4、Ca3 Co4 O 9、SrTiO 3、ZnO、In2 O 3热电材料的研究情况.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2019(050)004【总页数】11页(P4038-4048)【关键词】废热回收;热电材料;氧化物热电材料;BiCuSeO;元素掺杂【作者】徐飞;李安敏;程晓鹏;孔德明【作者单位】广西大学资源环境与材料学院,广西有色金属及特色材料加工重点实验室,南宁 530004;广西大学资源环境与材料学院,广西有色金属及特色材料加工重点实验室,南宁 530004;广西大学资源环境与材料学院,广西有色金属及特色材料加工重点实验室,南宁 530004;广西大学资源环境与材料学院,广西有色金属及特色材料加工重点实验室,南宁 530004【正文语种】中文【中图分类】TB340 引言对于热电材料研究，早在1822年,塞贝克(Seebeck)就在《普鲁士科学院报》中描述了一个这样的现象，在相互连接的不同导体中, 由于温度差就会出现自由磁子。
将两种不同金属材料连接，将连线一端处于较高温度下，温度为T1(热端)，而另一端处于开路且较低温度下，温度为T2(冷端)，这时冷端存在一个开路电压ΔV，这个现象被称为Seebeck效应，ΔV被称为Seebeck电压，ΔV与热冷两端的温差ΔT成正比，即ΔV=SΔT=S(T1-T2)(1)其中，S为Seebeck系数，只与材料自身的电子能带结构相关。
高温热电转换技术的创新改进
高温热电转换技术的创新改进下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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水热法制备CdOHF_纳米材料及其对阳离子染料吸附性质研究
Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2023, 12(2), 52-58 Published Online May 2023 in Hans. https:///journal/japc https:///10.12677/japc.2023.122007水热法制备CdOHF 纳米材料及其对阳离子染料吸附性质研究秦 瑛，王丹琪，丁 妍，孙同明*南通大学化学与化工学院，江苏 南通收稿日期：2023年3月28日；录用日期：2023年5月4日；发布日期：2023年5月12日摘要 采用水热法，以NaBF 4作为氟源，通过调节pH 值，制备三维网状堆叠的分级CdOHF 纳米结构。
结果表明，不同的pH 值和反应时间使得CdOHF 具有一维纳米带、纳米带编织的二维网状结构和网叠的三维层次结构的可调结构变化。
发现产物对阳离子有机染料展现出较强的选择性，对孔雀石绿(MG)的理论最大吸附量达48.31 mg/g 。
XRD 和FTIR 证明该吸附过程是物理吸附，符合准二阶动力学方程和Langmuir 等温吸附方程。
关键词CdOHF ，水热法，纳米结构，吸附性能，染料Hydrothermal Synthesis of CdOHF Nanomaterials and Their Adsorption Properties on Cationic DyesYing Qin, Danqi Wang, Yan Ding, Tongming Sun *School of Chemistry and Chemical Engineering, Nantong University, Nantong Jiangsu Received: Mar. 28th , 2023; accepted: May 4th , 2023; published: May 12th , 2023AbstractUsing NaBF 4 as fluorine source, a hydrothermal method was used to prepare the nanonets-stacked hierarchical CdOHF nanostructures by varying pH value. The results showed that different pH *通讯作者。
高温蓄热技术的研究现状及展望_韩瑞端
高温相变蓄热材料主要是通过蓄热材料发生相 变时吸收或放出热量来实现能量的储存和释放。
电子和空穴掺杂CdO热电材料的第一性原理研究
电子和空穴掺杂CdO热电材料的第一性原理研究作者：张欣然来源：《山东工业技术》2015年第09期摘要：采用密度泛函理论下的第一性原理计算方法结合波尔兹曼输运理论，讨论不同电子和空穴掺杂浓度对CdO材料的电子结构及其热电输运特性的影响。
通过能带结构以及态密度的计算，分析掺杂后CdO的导带底和价带顶在费米能级附近的变化情况；在高温区电子和空穴掺杂CdO的赛贝克系数的绝对值都是随温度的升高而升高。
空穴掺杂后的载流子浓度比电子掺杂大，且空穴掺杂对CdO赛贝克系数的提高比电子掺杂要多。
关键词：第一性原理方法；热电材料；电子结构；赛贝克系数热电材料是将热能与电能直接相互转换的一种环境友好型功能材料，在温差发电和制冷领域有着广阔的应用潜力，寻找并开发高性能的热电转换材料是当务之急。
金属氧化物陶瓷材料引起了研究人员极大的兴趣，被认为是最具潜力的热电材料之一[1]。
氧化镉（CdO）是宽带隙的金属氧化物半导体材料，存在的氧空位和镉间隙缺陷使其具有较高的载流子浓度，具有优异电学性能，而被应用于平板显示装置以及光电子装置等领域[2]。
本文中，利用波尔兹曼输运理论计算不同电子和空穴掺杂浓度的CdO赛贝克系数随温度的变化情况，这为理解CdO的热电输运性质及设计CdO基的热电材料提供了理论依据[3]。
1 计算方法CdO属于面心立方结构，其空间群为Fm-3m，晶格常数为a=4.69Å。
计算中采用基于密度泛函理下的第一性原理软件包（Wien2k）和基于波尔兹曼输运理论的基础上的BoltzTrap程序软件包，电子之间的交换关联势采用Tran和Blaha修正的Becke-Johnson（TB-MBJ）泛函，以进一步提高计算的精确度。
对第一布里渊区采用54×54×54网格K点积分求和，进行自洽电子结构计算，停止后达到收敛[4]。
2 CdO的电子结构文中利用虚晶近似方法来模拟体系的不同电子和空穴掺杂浓度。
图1（a-b）分别为采用广义梯度近似下的PBE关联泛函和TB-MBJ近似方法计算的本征CdO分波态密度图。
溶剂热法制备Cd(OH)2和CdO纳米盘研究性实验
利用溶剂热法成功地合成了Ｃｄ（ＯＨ）ｚ和 ＣｄＯ纳米盘，实现了大学生创新实验和先进科研 成果的结合［１９－］７］．该实验所用设备、基本实验步 骤和操作过程都非常简单，非常适合初涉研究领 域的本科生通过这一简单的溶剂热体系，学习到 科学研究的一般方法．通过该实验研究，能够加 深学生对相关化学反应、物理原理的理解，提高学 生的创新能力和科研素质．
２５
ｍｍ０１），分别溶于盛有一定体积（如１０ ｍＬ）的
去离子水的烧杯中，振荡使其充分溶解．将 ＮａＯＨ溶液缓慢地加入到Ｃｄ（ＣＨ。ＣＯＯ）２・ ２Ｈ：０的水溶液中，然后加入乙二醇（如２０ ｍＬ的 体积），将混合液体磁搅拌３０ ｍｉｎ后转移到
５０
ｍＬ的聚四氟乙烯水热反应釜中．密封，静置
于一定温度（如２００℃）下的干燥箱中４ ｈ．反应 后取出，在自然冷却之后，将沉淀物用无水乙醇和 去离子水离心洗涤４＂－－５次，并置于６０℃的真空
ｏｆ ｑｕａｓｉ— Ｐｈｙｓ．
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｊ
图３与表１对应的各样品的ＳＥＭ照片
Ｃｈｅｍ．Ｂ，１９９７．１０１（４９）：１０１５９－１０１５１．
［２］Ｔａｋａｙｏｓｈｉ
Ｓ，Ｙａｓｕｏ Ｅ，Ｙｏｓｈｉｚｏ Ｋ，ｅｔ ａ１．Ｔｗｏ－ｄｉ—
产物Ｃｄ（ＯＨ）：和最终产物ＣｄＯ均为正六边形纳 米盘．而反应温度对中间产物Ｃｄ（ＯＨ）ｚ的形貌 有较大影响．１８０℃时Ｃｄ（ＯＨ）。纳米盘的形貌 不甚均匀规则，而２００℃时其形貌则变得形状规 整，大小均匀，表面光滑．反应温度对最终产物 ＣｄＯ的形貌亦有较大影响．在１６０～２００℃的反 应温度梯度内，ＣｄＯ的形貌从一团凝聚，到逐渐 分开形成较厚的大颗粒，到最终生长为清晰的正 六边形形貌的纳米盘，结果表明２００℃时得到的 产物最为理想． 对比图３（ｉ）～（Ｉ）发现，Ｃｄ”与ＯＨ的浓度 比对ＣｄＯ形貌有较大影响．随着Ｃｄ２＋与ＯＨ一的 浓度比由１：２．５，１：５，１：１０到１：２０，ＣｄＯ产 物的形貌由不规则到规则的正六边形转变，纳米
光伏材料的制备及性能研究现状
光伏材料的制备及性能研究现状随着全球能源需求的增长，清洁能源的发展正在全力以赴。
其中，太阳能作为一种非常重要的清洁能源之一，其发展势头越来越迅猛。
在太阳能电池中，最常用的就是光伏材料。
本文将介绍一下光伏材料的制备及性能研究现状。
一、光伏材料的制备光伏材料制备的方法主要有两种：物理法和化学法。
物理法即通过物理手段制备光伏材料，包括溅射法、磁控溅射法、分子束外延法等；化学法则是通过化学反应得到光伏材料，包括气相法、溶液法、水热法等。
其中，溶液法是最为常见的制备方法之一，其可以制备出种类繁多的光伏材料。
以硒化镉（CdSe）量子点为例，其制备过程一般如下：首先，将氧化镉（CdO）和硫化氢（H2S）混合在一起，进行高温热解反应，生成CdS纳米晶；然后，将得到的CdS纳米晶和硒粉摇匀，再次进行热解反应，即可得到CdSe量子点。
二、光伏材料的性能研究光伏材料的性能主要包括电学性能和光学性能。
电学性能包括载流子浓度、载流子迁移率、载流子扩散长度等；光学性能包括吸收光谱、荧光光谱、透射光谱等。
光伏材料的性能研究主要依赖于光学和电学测量，其中最常用的方法是吸收光谱测量。
通过测量材料在各波长下的吸收强度，可以了解材料的光吸收特性和能带结构等信息。
荧光光谱可以用于研究材料的载流子发射特性，是材料光学性能研究中的重要手段。
在光伏材料的电学性能研究中，载流子迁移率的测量尤为重要。
载流子迁移率是指载流子在材料中传输的速率，其大小直接影响材料的电性能。
目前，最常用的测量方法是时间分辨光电子能谱法（TRPS），该方法具有非接触、高精度、低损伤等优点。
三、光伏材料的应用随着太阳能行业的快速发展，光伏材料的应用范围不断扩大。
光伏材料主要应用于太阳能电池、光电检测器、光学放大器、发光二极管等领域。
太阳能电池是光伏材料的最主要应用领域。
目前，主要的太阳能电池技术包括硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、量子点太阳能电池等。
其中，量子点太阳能电池由于其高效率、低成本的优势，受到了研究者们的广泛关注。
太阳能高温热化学反应器研究进展_马婷婷_朱跃钊_陈海军_马炎_金丽珠_杨丽_廖传
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2014年第33卷第5期・1134・化 工 进 展太阳能高温热化学反应器研究进展马婷婷1，朱跃钊1，陈海军1，马炎1，金丽珠1，杨丽2，廖传华1（1南京工业大学机械与动力工程学院，江苏省过程强化与新能源装备技术重点实验室，江苏 南京 211816；2南京工业大学环境学院，江苏 南京 211816）摘要：将高温光热转换和热化学过程集成，可使太阳能和化石资源（包括水或生物质）提级为氢或合成气资源，是热点课题之一。
太阳能高温反应器是实现该过程的关键，但存在均温性差、转化效率低及反应物烧结失效的缺点。
本文简述了太阳能高温热化学转化过程的原理，回顾了其由直接热解水制氢演变至化石资源改质和提级的历程，分析了塔式和碟式高温热发电集热器（也称为吸热器或接收器）移植用作太阳能高温反应器的可行性及其局限。
综述了直接照射式和间接照射式太阳能高温反应器的研究进展，评述了热管（板）在改善太阳能高温反应器均温性和提高传热效率上的优势，阐述了间接照射式太阳能高温反应器在热化学转化过程的典型示范。
指出基于热管（板）的间接照射式太阳能高温反应器为主导发展方向之一。
关键词：太阳能；高温热化学反应器；间接照射式；热管（板）；传热中图分类号：TK 512；TK 513 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2014）05–1134–08 DOI ：10.3969/j.issn.1000-6613.2014.05.010Review of solar high-temperature thermochemical reactorMA Tingting 1，ZHU Yuezhao 1，CHEN Haijun 1，MA Yan 1，JIN Lizhu 1，YANG Li 2，LIAO Chuanhua 1（1School of Mechanical and Power Engineering ，Nanjing University of Technology ，Jiangsu Key Laboratory of Process Enhancement and New Energy Equipment Technology ，Nanjing 211816，Jiangsu ，China ；2School of Environment ，Nanjing University of Technology ，Nanjing 211816，Jiangsu ，China ）Abstract ：Using solar energy to drive high-temperature thermochemical process has the potential to produce hydrogen or synthesis gas. Both solar energy and fossil resources （including water or biomass ） are upgraded through this integrated process. Recently ，research interests have been focused on this process. The solar high-temperature reactor （SHTR ） is one of the keys to this process. The shortcomings of traditional SHTRs ，such as large temperature gradient in reaction areas ，low thermo-chemical conversion efficiency and inactivation of reactants due to sintering ，are the main barriers to its commercialization. Principles of solar thermochemical conversion are briefly introduced. The solar high-temperature thermochemical conversion process was originally hydrogen production by direct thermal dissociation of water ，and evolved to modification or upgrading of fossil resources. SHTRs were derived from solar collectors （also known as solar absorbers or receivers ） commonly used in solar tower or dish concentrating power generation. The feasibility and limitation of this transplantation are discussed. Directly and indirectly irradiated SHTRs are classified and reviewed. The distinct advantages of high heat transfer performance and uniform temperature are summarized for高温热化学转化技术和装备。
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密级：学校代码：10075分类号：学号：20121053工学硕士学位论文基于CdO高温热电性能研究学位申请人：李龙江指导教师：董国义教授王淑芳教授学位类别：工学硕士学科专业：光学工程授予单位：河北大学答辩日期：二○一五年五月Classified Index:CODE: 10075 U.D.C NO: 20121053A Dissertation for the Degree of EngineeringStudy of the high temperature thermoelectric properties of CdO basedceramicsCandidate:Li Long JiangSupervisor:Prof. Dong Guo-YiProf. Wang Shu-FangAcademic Degree Applied for:Master of EngineeringSpecialty:Optical EngineeringUniversity:Hebei UniversityDate of Thesis Defense:May, 2015摘 要氧化镉（CdO）是一种迁移率较高的n型半导体材料，在中高温热电发电领域具有潜在应用价值。
本论文利用传统高温固相反应法烧结制备了CdO基陶瓷材料并研究了其高温电热输运性能，主要内容和结论如下：1、利用传统高温固相反应法制备了CdO基多晶陶瓷材料并研究了MgO、Cu2S及纳米SiO2掺杂对CdO陶瓷结构、微结构及电热输运性能的影响。
实验发现，上述掺杂可以显著影响CdO陶瓷的微结构及载流子浓度和迁移率，从而对样品的电热输运性能产生影响。
2、MgO掺杂一方面使CdO陶瓷的电阻率和塞贝克系数同时增大、功率因子有所下降。
另一方面可以显著降低其热导率, 从而使CdO热电性能大幅提高。
最佳掺杂样品Cd0.89Mg0.11O的热电优值ZT在1000K时高达0.46，为目前n型氧化物热电材料报道的最好结果。
3、Cu2S掺杂可以使CdO陶瓷的电阻率减小、在一定程度上改善了CdO陶瓷的功率因子，但对热导率降低贡献不大，导致样品热电性能提高不明显。
4、SiO2纳米颗粒掺杂虽然使CdO陶瓷的功率因子有所下降，但可以显著降低其热导率, 从而使CdO热电性能提高。
最佳掺杂样品的ZT值在1000K时可达0.41，比未掺杂样品提高了28%。
关键词氧化物热电材料氧化镉陶瓷高温固相反应掺杂AbstractCdO is a n-type semiconductor with high carrier mobility and has potential applications in the middle and high temperature thermoelectric power generation. In this thesis, we reported the high temperature thermoelectric properties of CdO-based ceramics sintered by the traditional high temperature solid state reaction method. The main contents and conclusions as follows:1. We sintered CdO-based ceramics by the traditional high temperature solid state reaction method and investigated the effect of MgO，Cu2S and nano-SiO2 doping on the crystal structure, microstructure and thermoelectric transport properties of CdO ceramics. The results showed that the above dopings can greatly influence the microstructure, carrier concentration and carrier mobility of CdO, and therefore had a significant effect on its thermoelectric transport properties.2. The resistivity and Seebeck coefficient of the CdO ceramics increased with the doping concentration of MgO, leading to a decrease in power factor. However, the thermal conductivity of CdO ceramics was greatly suppressed after doping MgO, which eventually resulted in a significant enhancement in the thermoelectric performance of CdO. The best sample Cd0.89Mg0.11O showed a high ZT of 0.46, which is one of the highest values so far reported for the n-type oxide thermoelectric materials.3. The power factor of the CdO ceramics was slightly increased via doping Cu2S while the thermal conductivity had no obvious change with Cu2S, leading to a weak increment in thermoelectric performance of CdO.4. Though doping nano-SiO2 can decrease the power factor of the CdO ceramics, it can greatly suppress the thermal conductivity of the CdO samples. Therefore, the thermoelectric performance of the CdO ceramics was improved. The best sample showed a ZT value of about 0.41 at 1000 K, 28% higher than that of the un-doped CdO.Keywords Oxide thermoelectric materials CdO CeramicsHigh-temperature solid state reaction Doping目 录第1章绪论 (1)1.1 研究目的和意义 (1)1.2 热电材料研究历史 (1)1.3 热电基础理论及其主要应用 (2)1.3.1 基础理论 (2)1.3.2 热电材料的实际应用 (4)1.3.3 热电材料的研究进展 (5)1.3.4 提高热电性能的途径 (6)1.4 课题研究的主要内容 (7)第2章实验与测试方法 (8)2.1 实验原料 (8)2.2 材料的制备方法 (8)2.3 材料的表征方法 (9)2.3.1 X射线衍射（XRD）分析 (9)2.3.2 扫描电镜（SEM）分析 (9)2.3.3 透射电镜（TEM）分析 (10)2.4 材料的热电性能测试 (10)2.4.1 霍尔测试 (10)2.4.2 电阻率和Seebeck系数的测试 (10)2.4.3 热导率测试 (11)第3章MgO掺杂CdO对其热电性能的影响 (12)3.1 引言 (12)3.2 样品的制备 (12)3.3 样品的晶体结构、微观形貌分析和霍尔测量 (12)3.3.1 晶体结构分析 (12)3.3.2 SEM微观形貌分析 (13)3.3.3 TEM微观形貌分析 (14)3.3.4 霍尔测量 (15)3.4 样品的热电性能 (16)3.4.1 电阻率 (16)3.4.2 Seebeck系数 (17)3.4.3 功率因子 (18)3.4.4 热导率、电子热导率和声子热导率 (18)3.4.5 热电优值ZT (20)3.5 本章小结 (21)第4章金属硫化物掺杂对CdO热电性能的影响 (22)4.1 引言 (22)4.2 样品的制备 (22)4.3 样品的晶体结构、微观形貌分析和霍尔测量 (22)4.3.1 晶体结构分析 (22)4.3.2 微观形貌分析 (23)4.3.3 霍尔测量 (24)4.4 Cu2S掺杂的热电性能 (25)4.4.1 电阻率 (25)4.4.2 Seebeck系数 (26)4.4.3 功率因子 (27)4.4.5 热电优值ZT (29)4.5 本章小结 (29)第5章纳米SiO2掺杂对CdO热电性能的影响 (31)5.1 引言 (31)5.2 样品的制备 (31)5.3 样品的晶体结构、微观形貌分析和霍尔测量 (32)5.3.1 晶体结构分析、微观形貌（SEM） (32)5.3.2 TEM微观形貌分析 (33)5.3.3 霍尔测试 (33)5.4 纳米SiO2掺杂的热电性能 (34)5.4.1 电阻率 (34)5.4.2 Seebeck系数 (35)5.4.3 功率因子 (36)5.4.4 热导率 (36)5.4.5 热电优值ZT (37)5.5 本章小结 (38)结束语 (39)参考文献 (40)致谢 (43)攻读硕士研究生期间发表的学术论文 (44)第1章绪论第1章绪论1.1研究目的和意义随着全球经济的稳步发展，能源、资源、环境等问题日益突出，传统的三大能源石油、煤炭、天然气由于其不可再生性和利用过程中对环境的破坏，催生了人类对新能源的开发和能源的再利用，寻找能源和环境的平衡已成为全球各国面临的首要任务。
为此，研究绿色环保的新能源材料及控制能源在利用过程中有害物质的排放已成为一个重要的科学命题，热电材料作为一种绿色环保的新能源材料也日益受到科研人员的关注。
热电材料可以实现热能与电能的直接转换，亦可称之为温差电材料，在高技术新能源领域中起关键性作用[1]。
由其制成的热电器件，如热电台灯、热电空调、发电站等，都具有自己独特的优点。