功能材料—碲化铋(课堂PPT)
大一无机化学砷锑铋课件
28
As2O3在盐酸中的溶解度随酸的浓度增大而减小 后又增大
Why？
29
2AsS 43-＋6H+→As 2S5＋ 3H2S↑ 2AsS 33-＋6H+→As 2S3＋ 3H2S↑
27
如何鉴别① H3AsO4和H3SbO 3 ②As3+、Sb3+、Bi3+
①根据酸性条件下砷酸具有氧化性的性质进行鉴 别：在两种试样中分别滴入淀粉碘化钾溶液，变 蓝的就是砷酸，另一个就是亚砷酸了。
氮族氢化物的稳定性： NH3>PH3>AsH3>SbH3>BiH3 想一想:溶解性和还原性规律应如何变化 ?
砷分族氢化物中，较为重要的是 AsH3（又名胂） 胂是一种无色、具有大蒜味的剧毒气体。
11
金属砷化物水解或用强还原剂还原砷的氧化物均可制得胂。
Na 3 As ＋ 3H2O → AsH3 ＋ 3NaOH As2O3＋6Zn＋6H2SO4→2AsH 3↑＋6ZnSO4＋3H2O
24
砷、锑、铋的 +3、+5两种氧化态的氧化物及其水化物 的氧化 —-还原性，可以用惰性电子对效应解释，砷、 锑、铋的ns2电子对越来越稳定，所以 +3氧化态的还原 性依次降低，而 +5氧化态的氧化性依次增强，这还可 以用电极电势来说明。 酸性介质中：
由标准电极电势值可以看出， H3AsO4相对还原性3+2H2O →3H3SbO4+5NO↑（武大、吉大）
6Sb+10HNO 3→Sb2O5+10NO↑+5H 2O（大连理工） 还有些说法是生成了硝酸锑
主要是因为硝酸的量和它的浓度不同致使产物 的不同，这应该与不同的硝酸与铜的反应相似
碲化铋热电材料教材
1、铋系热电材料概述：进入21 世纪以来，随着全球工业化的发展，人类对能源的需求不断增长，在近百年中，工业的消耗主要以化石类能源为主。
人类正在消耗地球50 万年历史中积累的有限能源资源，常规能源已面临枯竭。
全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气只能延续到2040 年左右，煤炭资源也只能维持2300 年左右。
且这两种化石燃料，在使用时排放大量的CO2、SO2、NO、NO2等有害物质，严重污染了大气环境、导致温室效应和酸雨。
引起全球气候变化，直接影响人类的身体健康和生活质量，严重污染水土资源。
因此，开发新型环保能源替代材料已越来越受到世界各国的重视。
其中发展新型的、环境友好的可再生能源及能源转换技术引起了世界发达国家的高度重视。
热电半导体是采用热电效应将热能和电能进行直接转换的一种无污染的绿色能源产品。
其中温差发电是利用热电材料的Seebeck效应, 将热能直接转化为电能, 不需要机械运动部件, 也不发生化学反应。
热电制冷是利用Peltier效应, 当电流流过热电材料时, 将热能从低温端排向高温端, 不需要压缩机, 也无需氟利昂等致冷剂。
因而这两类热电设备都无振动, 无噪音, 也无磨损, 无泄漏, 体积小, 重量轻, 安全可靠寿命长, 对环境不产生任何污染, 是十分理想的电源和制冷器。
于是美国能源部、日本宇宙航天局等发达国家的相关部门都将热电技术列入中长期能源开发计划, 我国也将热电列入国家重点基础研究发展计划(973)的大规模发展的新能源计划中。
在21世纪全球环境和能源条件恶化、燃料电池又难以进入实际应用的情况下, 热电技术更成为引人注目的研究发展方向。
热电半导体行业在全球来说作为一个新兴行业,每年以超过1倍的速度增长。
目前, 已经商用的热电行业的原料最主要的是Bi2Te3基热电半导体材料。
商业化的B i2Te3基热电半导体材料以炼铜行业的副产物铋、碲、硒等为原料, 按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长得到Bi2Te3 基热电半导体晶棒。
人教化学选修5第5章第三节功能高分子材料(共21张PPT)
有机硅橡胶、聚氨酯橡胶
猜一猜：
人造肾脏
聚酯纤维
猜一猜：
人造鼻
有机硅橡胶
猜一猜：
隐形眼镜
聚甲基丙烯酸-β-羟 基乙酯
有机硅橡胶、聚氨酯橡胶
聚酯纤维
有机硅橡胶
聚甲基丙烯酸-β-羟 基乙酯
调查交流：
高吸水性树脂：
天然强吸 水性材料
获得高吸水性能树脂的方法： 阅读书P113
1.对天然吸水材料改性，在它们的高分子链上再接上强 亲水性基团，提高其吸水能力 2.以带有强亲水性原子团的化合物作为单体，聚合得到 亲水性高聚物
活动二：主要吸水物质的化学成分
经资料显示，尿不湿中的主要吸水物质为聚丙烯酸钠，它 是由丙烯酸钠聚合而成，请写出在一定条件下的此聚合反 应
n
2 a 催化剂 CH2 CH n 聚丙烯酸钠
COONa
实验探究：尿不湿中的吸水成分
问题2： 聚丙烯酸钠为什么有高吸水性？
讨论（1）从分子组成上看聚丙烯酸钠为什么有高吸水性？
2. n H O O C C O O H + n HOCH2CH2OH 催化剂
涤纶
OH
3.
O HO C
O
+ COCH2CH2#43; O H
+ H C H
C H 2O H
OH
n
H+ C H 2O H
OH
H
+ CH2 OH n
（n-1）H2O
酚醛树脂
一：功能高分子材料
猜一猜：
2.在混合后的树脂中加入少量色精，调色 3.将调好色的混合物倒入模具中固化
学以致用：
1.现有下列高分子化合物，请从各项中选出最 恰当的选项，
人教版化学《功能高分子材料》完美版课件
人教版高中化学选修5课件：第5章第3 节 功能高分子材料(共25张PPT)
人教版高中化学选修5课件：第5章第3 节 功能高分子材料(共25张PPT)
硫化剂的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的
双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为
网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。
高吸水性树脂加交联剂的目的是变线型结构 为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐 挤压。
人教版高中化学选修5课件：第5章第3 节 功能高分子材料(共25张PPT)
人教版高中化学选修5课件：第5章第3 节 功能高分子材料(共25张PPT)
既具有传统高分子
概
念
材料的机械性能， 又具有某些特殊功
能的高分子材料
不同的功能高分子
性 能 材料，具有不同的
特征性质
应
用
用于制作高分子分 离膜、人体器官等
复合材料
两种或两种以上材料组 成的新型材料，分基体 和增强剂
一般具有强度高、质量 轻、耐高温、耐腐蚀等 优异性能 用于汽车工业、机械工 业、体育用品、航空航 天、人类健康等
第三节 功能高分子材料
1、了解功能高分子材料的结构特点和重要性能； 掌握合成功能高分子的原理。
2、学习重点： 功能高分子材料的代表物的结构特点和重要性能
在高分子链上接上带有具有
某种功能的官能团使其在物理、化学、生物、医
学等方面具有特殊功能的高分子材料。
功 能
物理功 能高分 子材料
如导电高分子、高分子半导体。光导 电高分子、压电及热电高分子、磁性 高分子、光功能高分子、液晶高分子 和信息高分子材料等
2Te3)-热电纳米材料碲化铋(Bi2Te3).doc
2Te3)> 热电纳米材料碲化铋(Bi2Te3) -热电材料是一种在固体状态下就可使热能与电能相互转换（静态能量转换）的材料。
它能做成重量轻、体积小的微型半导体制冷器，解决计算机技术、航天技术、超导技术及微电子技术等高技术领域的制冷难题。
目前，热电半导体产业已延伸至国际上最为热门的新材料、新能源等高新产业。
商用热电行业的原料主要是Bi2Te3 基热电半导体材料。
Bi2Te3基热电半导体材料以炼铜的副产物铋、碲、硒等为原料，按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长得到Bi2Te3基热电半导体晶棒。
目前，用低维化和纳米化来实现电、声输运特性的协同调控，从而优化材料的热电性能，是热电材料领域的一个重要研究方向。
主要通过外混、原位复合等方式引入纳米颗粒，纳米颗粒的散射中长波长的声子，从而降低材料的晶格热导率，同时纳米化有助于载流子在费米能级附近态密度的提高，纳米颗粒构成的界面所产生的界面势垒能有效过滤低能量载流子，从而增大赛贝克系数。
本书综述了热电纳米材料碲化铋（Bi2Te3）的最新研究进展，包括最新的合成方法、结构表征方法、热电性能及理论模型分析，另外，书中还介绍了热电材料器件应用于不同的新能源发电设备以及分析热电材料的商业潜能。
全书共12章：1.热电材料的概述。
包括热电材料的Seebeck 效应、Peltier效应等三种热电效应，半导体材料等内容；2.电沉积法制备Bi2Te3基薄膜和纳米线；3.Bi2Te3纳米线电沉积于高分子径迹蚀刻膜的合成和表征；4.V2VI3薄膜纳米合金材料的合成和结构及传输性能表征；5.Bi2Te3 薄膜材料结构和传输性能研究；6.Bi2Te3 基块体纳米材料的合成方法、热电性能分析；7.Bi2Te3 纳米线、纳米复合材料及纳米块体材料的高能X射线和中子散射分析方法；8.Bi2Te3 纳米材料的结构分析，包括单晶纳米线的化学计量分析、化学模拟分析及电子传输系数的计算等；9.Bi2Te3晶体点缺陷的密度函数理论研究；10.基于玻尔兹曼理论从头开始描述热电性质；11.VVI复合薄膜和纳米线的热导性测试方法及热电价值分析；12.用于表征纳米材料结构及单根纳米线热电性能研究的热电纳米线表征平台（TNCP）的发展。
人教版化学选修五5.3功能高分子材料
人教版化学选修五5.3功能高分子材料
人造心脏
人工肾脏
人工膝关节
人工心脏瓣膜
人造关节
[拓宽] 人体器官商店
十年后的某一天，一位老人被告之他的心 脏正在急速衰竭，需要更换左心室。主治医师 将他健康的心脏细胞组织切片送到一家组织实 验室，即人造器官工厂。研究人员利用组织切 片和特殊聚合物制造出代用的左心室。三个月 后，代用左心室被冷冻、包装并送往医院。医 生将代用品换到老人的心脏内。由于代用品相 当于老人自己的器官，手术之后自然不会发生 任何排斥反应，老人的生命因此而得到延续。
人教版化学选修五5.3功能高分子材料
用有高吸水性的高分子材料制作的，可吸收自重几百倍的水，但 仍保持干爽。 成分：聚乙烯醇、聚丙烯酸盐交联可得。 ［启示］ 食品保鲜、人造皮肤、防止土壤沙漠化。
人教版化学选修五5.3功能高分子材料
人教版化学选修五5.3功能高分子材料 人教版化学选修五5.3功能高分子材料
人教版化学选修五5.3功能高分子材料 (共28 张PPT)
5.3《功能高分子 材料》
人教版化学选修五5.3功能高分子材料 (共28 张PPT)
一、功能高分子材料
1．功能高分子材料：指既有传统高分子材料 的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材 料。
2．功能高分子材料的种类 （1）高分子分离膜：这是具有特殊分离功能 的高分子材料制成的薄膜，它的特点是能让 某些物质有选择地通过，而把另外一些物质 分离掉。
人教版化学选修五5.3功能高分子材料
复合材料－玻璃钢
人教版化学选修五5.3功能高分子材料
人教版化学选修五5.3功能高分子材料 人教版化学选修子材料
三、有机高分子材料的发展趋势
碲化铋
低温热电材料碲化铋摘要热电材料利用材料本身的物理效应来实现电热之间的转换，既可以利用塞贝克效应将热能转化为电能，也可以利用帕尔贴效应用于制冷领域。
在常温环境里，碲化铋（）系合金材料是研究最成熟、应用最广泛的一类热电材料，性能比其他材料优异。
进一步提高的热电性能及其微型热电器件的制备技术是目前研究的热点。
本文简要介绍了基半导体合金的基本构成、热电性能和制备方法。
AbstractThermoelectric(TE) materials can realize the directly convention of electricity and thermal by the physical effect of the material, which is either used for power generations grounding on Seebeck coefficient or for cooling by Peltier effect. Bismuth telluride()-based alloys are one of the most widely studied and used thermoelectric materials，whose thermoelectric properties are better than other materials.Currently，much attention has been paid to the improvement of the thermoelectric properties ofand the preparation of its thermoelectric micro-devices. This thesis introduced Bismuth telluride()-based alloys’chemical constitution, thermoelectric properties and manufacturing methods.新能源材料和技术是二十一世纪人类可继续发展不可缺少的重要物质和技术基础之一。
《SWCNT-碲化铋基柔性热电薄膜材料与器件制备及性能研究》
《SWCNT-碲化铋基柔性热电薄膜材料与器件制备及性能研究》SWCNT-碲化铋基柔性热电薄膜材料与器件制备及性能研究一、引言随着科技的飞速发展，柔性电子器件逐渐成为科研与工业领域的焦点。
SWCNT（单壁碳纳米管）和碲化铋基材料作为新型的柔性热电薄膜材料，因其卓越的电学、热学及机械性能，被广泛应用于能源转换、传感及电子皮肤等领域。
本文将深入探讨SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料的制备工艺，及其在器件制造中的性能研究。
二、SWCNT/碲化铋基材料简介SWCNT作为一种一维纳米材料，具有出色的导电性、热稳定性和机械强度。
而碲化铋基材料则是一种具有高热电性能的无机化合物，其优异的热电转换效率使得它在能源转换领域具有巨大潜力。
将SWCNT与碲化铋基材料复合，可以形成一种兼具高导电性、高热稳定性和良好柔性的热电薄膜材料。
三、制备工艺SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料的制备过程主要包括材料选择、混合、涂布、干燥及后处理等步骤。
首先，选择合适的SWCNT和碲化铋基材料，按照一定比例混合，形成均匀的浆料。
然后，将浆料涂布在柔性基底上，经过干燥、热处理等后处理工艺，形成所需的热电薄膜。
四、性能研究1. 电学性能：SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料具有优异的导电性能，其电导率可随温度变化而产生相应的热电效应。
此外，其电学性能稳定性良好，可在恶劣环境下长期工作。
2. 热学性能：该材料具有良好的热传导性能，能够快速地将热量从一处传导至另一处。
此外，其热稳定性高，可在高温环境下保持性能稳定。
3. 机械性能：SWCNT的加入使得该材料具有出色的柔性和抗拉强度，可适应各种弯曲、扭曲等变形，且不易损坏。
4. 器件应用：SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料可应用于能量收集器、温度传感器、电子皮肤等领域。
例如，可将其应用于智能手表的背光板，实现温度感应和能量回收功能。
五、结论SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料因其卓越的电学、热学和机械性能，在柔性电子器件领域具有广泛的应用前景。
功能材料—碲化铋ppt课件
能量在两材料的交界面处 流，单位为A。 以热的形式吸收或放出。 T——. 结点处的温度
优点
1、 不需要任何制冷剂，没有污染源没有旋转部件， 工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。 2、 既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高， 但制热效率很高，永远大于1。 3、通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控 制 4、 热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端 散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟， 制冷片就能达到最大温差。 5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电 6、 半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小， 但用并联的方法组合成电堆，功率就可以做的很 大 7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负 温度130℃都可以实现。
各向异性的，研究初期，为了提高材料的热电性
能，研究者主要采用区域熔炼、布里奇曼等方法
结
来制备具有一致取向的单晶材料。 V.S.Zemskov等采用czochralski法制备了Bi-Te单
构 晶材料，采用不同的Sb成分掺杂，材料的最大ZT
优 为1.35。
化
近些年有关Bi2Te3基块体热电材料结构优化主要 集中在纳米结构，非晶结构以及在材料中引入新
这就是热电制冷的依据。
差电制冷，或半导
体制冷，它是利用
塞贝克（Seeback）效应（第一 热电效应）
热电效应（即帕米 尔效应）的一种制
碲化铋的比热容
碲化铋的比热容
碲化铋是一种化合物，由碲和铋元素组成。
它是一种黑色晶体，具有良好的热电性能和半导体特性。
此外，它的比热容也是一个重要的性质，用于描述物质在吸收或释放热量时所需要的能量。
根据实验数据，碲化铋的比热容为0.16 J/(g·K)。
这意味着在每克物质的温度变化1摄氏度时，需要向其提供0.16焦耳的能量。
比热容通常是温度相关的，因此在不同温度下，碲化铋的比热容可能会有所不同。
碲化铋的比热容对于研究其热学性质和应用具有重要意义。
例如，在制备碲化铋热电材料时，需要了解其热学性质，以便优化其性能。
此外，在高温条件下，碲化铋的比热容会影响其热导率和热膨胀系数，这些都是重要的工程参数。
总之，碲化铋的比热容是其热学性质的重要组成部分，它对于研究和应用碲化铋材料具有重要意义。
未来的研究可能会进一步探索不同温度和压力下碲化铋的比热容，以深入理解其热学性质。
- 1 -。
铋 热电材料-概述说明以及解释
铋热电材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铋是一种重要的金属元素，具有许多独特的性质和广泛的应用领域。
作为一种化学元素，铋是一种质地较软的蓝白色金属，具有较低的熔点和很高的电导率。
除此之外，铋还表现出一种非常有趣的性质，即热电效应。
热电效应是指在温度差异存在时，材料内部会产生电压差，从而产生电流的现象。
铋热电材料正是利用了这种热电效应，具有将热能转化为电能的能力。
这种特性使得铋热电材料在能源转换和热管理领域具有重要的应用前景。
铋热电材料的研究进展正在取得令人瞩目的成果。
科学家们通过探索材料的结构、合成方法和改性技术，不断提高铋热电材料的热电性能和稳定性。
同时，也有越来越多的研究关注铋热电材料在能源转换、热电制冷和生物医学等领域的潜在应用。
然而，铋热电材料的发展还面临一些挑战和限制。
例如，铋热电材料的热电性能仍然有待进一步提高，特别是在高温和低温环境下的表现。
此外，材料的稳定性和耐久性也需要得到更好的改善。
为了解决这些问题，需要开展更深入的研究和开发工作。
总之，铋热电材料作为一种具有独特性质和广泛应用潜力的材料，在能源转换和热管理领域具有重要的意义。
随着科学技术的不断进步，铋热电材料的发展前景令人期待。
然而，我们还需要更多的努力和实验研究，以充分挖掘和应用铋热电材料的潜力，为人类社会的可持续发展做出贡献。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要包括以下几个部分：第一部分是引言，主要概述了本文的主题和目的。
首先介绍了铋作为一种热电材料的重要性和应用前景，然后简要阐述了本文的结构和主要内容。
第二部分是正文，主要分为三个小节。
首先，介绍了铋的性质和应用。
具体包括铋的物理性质、化学性质以及在能源领域、电子领域等方面的应用。
其次，讨论了热电效应的基本原理和应用。
重点解释了热电效应的概念、原理以及在能量转换和节能方面的应用。
最后，综述了铋热电材料的研究进展。
包括了铋热电材料的制备方法、性能优化以及在热电发电、热能利用等领域的应用案例。
人教版高中化学选修五课件5-3功能高分子材料
(5)写出第⑨步反应的化学
________________ ________
(1)
结构中含有两个双键，故可发
生加聚反应得合成橡胶D，结构简式为
。
答案：
2．J是一种高分子聚合物，它的合成路线可设计成如 图所示，其中A的氧化产物不能发生银镜反应：
解析： 解答本题的思路是由J的结构简式，用半键法推断单体，由物质的结构性 质通过正向思维和逆向思维进行分析。
答案： (1)加成反应 消去反应 水解反应(或取代反应)
4．喷水溶液法是科学家近期研制出的一种使沙漠变绿 洲的新技术，它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯
(
)“水溶液”，“水溶液”中高分子化
合物与沙土粒子结合，在地表水30～50 cm处形成一个厚0.5
cm的隔水层，既能阻止地下的盐分上升，又有拦截积蓄雨
水的作用。下列对聚丙烯酸酯的说法不正确的是( )
A．聚丙烯酸酯的单体是 B．其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式不同 C．聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应 D．聚丙烯酸酯具有强的吸水性
解析： 聚丙烯酸酯的链节上含有酯基，能发生水解反
应；但不含有—OH，因而不具有强吸水性。合成聚丙烯酸酯
的单体是
，它通过加聚得到聚丙烯酸
酯，与酚醛树脂通过缩聚反应得到是不相同的。
答案： D
6．光刻胶是制大规模集成电路、印刷电路板和激光制板技术中的关键材料。某一肉 桂酸型光刻胶的主要成分A经过光照固化转变为B。
(1)请指出A中含有的官能团：______________(填两种)。 (2)A经光照固化转变为B，发生了________反应(填反应类型)。 (3)写出A与NaOH溶液反应的化学方程式：
n型碲化铋基热电材料、器件及应用
n型碲化铋基热电材料、器件及应用目录一、内容概括 (2)1. 研究背景及意义 (3)1.1 热电材料的应用前景 (4)1.2 碲化铋基热电材料的现状 (5)1.3 研究n型碲化铋基热电材料的重要性 (6)2. 研究目的和内容 (8)2.1 研究目的 (9)2.2 研究内容 (10)二、n型碲化铋基热电材料的基础理论 (11)1. 热电效应的基本原理 (12)1.1 热电效应的定义 (13)1.2 热电效应的基本原理及物理量 (13)1.3 热电材料的性能参数 (14)2. 碲化铋基热电材料的性质 (16)2.1 碲化铋的晶体结构 (17)2.2 碲化铋的热电性能特点 (18)2.3 n型碲化铋基热电材料的特性分析 (19)三、n型碲化铋基热电材料的制备与性能优化 (21)1. 制备工艺与方法 (22)1.1 原料选择与预处理 (23)1.2 制备工艺流程 (24)1.3 制备过程中的注意事项 (25)2. 性能优化途径 (26)2.1 掺杂优化 (28)2.2 微观结构调控 (29)2.3 复合优化 (30)四、n型碲化铋基热电器件的研究 (31)1. 热电器件的原理与结构 (33)1.1 热电器件的工作原理 (34)1.2 热电器件的结构设计 (35)1.3 热电器件的性能评价指标 (36)2. n型碲化铋基热电器件的制备与性能研究 (37)2.1 制备工艺流程 (38)2.2 器件性能表征与测试方法 (40)2.3 器件性能的优化途径 (40)五、n型碲化铋基热电材料的应用领域分析 (42)一、内容概括本文档聚焦于n型碲化铋基热电材料的研发及其在实际应用中的性能展现。
热电材料因其独特的温电转换能力，能在温差驱动下直接将热能转换为电能，从而在高效清洁能源领域展现了巨大的应用潜力。
n型碲化铋材料因其优异的电导率和热导率而成为目前最引人注目的候选材料之一。
材料合成、微观结构调控及宏观性能优化仍面临诸多挑战。
热电纳米材料碲化铋.doc
2Te3)> 热电纳米材料碲化铋(Bi2Te3) -热电材料是一种在固体状态下就可使热能与电能相互转换（静态能量转换）的材料。
它能做成重量轻、体积小的微型半导体制冷器，解决计算机技术、航天技术、超导技术及微电子技术等高技术领域的制冷难题。
目前，热电半导体产业已延伸至国际上最为热门的新材料、新能源等高新产业。
商用热电行业的原料主要是Bi2Te3 基热电半导体材料。
Bi2Te3基热电半导体材料以炼铜的副产物铋、碲、硒等为原料，按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长得到Bi2Te3基热电半导体晶棒。
目前，用低维化和纳米化来实现电、声输运特性的协同调控，从而优化材料的热电性能，是热电材料领域的一个重要研究方向。
主要通过外混、原位复合等方式引入纳米颗粒，纳米颗粒的散射中长波长的声子，从而降低材料的晶格热导率，同时纳米化有助于载流子在费米能级附近态密度的提高，纳米颗粒构成的界面所产生的界面势垒能有效过滤低能量载流子，从而增大赛贝克系数。
本书综述了热电纳米材料碲化铋（Bi2Te3）的最新研究进展，包括最新的合成方法、结构表征方法、热电性能及理论模型分析，另外，书中还介绍了热电材料器件应用于不同的新能源发电设备以及分析热电材料的商业潜能。
全书共12章：1.热电材料的概述。
包括热电材料的Seebeck效应、Peltier效应等三种热电效应，半导体材料等内容；2.电沉积法制备Bi2Te3基薄膜和纳米线；3.Bi2Te3纳米线电沉积于高分子径迹蚀刻膜的合成和表征；4.V2VI3薄膜纳米合金材料的合成和结构及传输性能表征；5.Bi2Te3 薄膜材料结构和传输性能研究；6.Bi2Te3 基块体纳米材料的合成方法、热电性能分析；7.Bi2Te3 纳米线、纳米复合材料及纳米块体材料的高能X射线和中子散射分析方法；8.Bi2Te3 纳米材料的结构分析，包括单晶纳米线的化学计量分析、化学模拟分析及电子传输系数的计算等；9.Bi2Te3晶体点缺陷的密度函数理论研究；10.基于玻尔兹曼理论从头开始描述热电性质；11.VVI复合薄膜和纳米线的热导性测试方法及热电价值分析；12.用于表征纳米材料结构及单根纳米线热电性能研究的热电纳米线表征平台（TNCP）的发展。
碲化铋粉末固化-概述说明以及解释
碲化铋粉末固化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述碲化铋粉末是一种具有特殊性质和广泛应用前景的材料。
它由碲和铋元素组成，具有稳定的化学性质和优异的电学特性。
因此，碲化铋粉末在各个领域具有广泛的用途。
碲化铋粉末固化是指将碲化铋粉末通过一定的方法进行加工和处理，使其具备更高的稳定性和实用性。
固化可以提高碲化铋粉末的机械强度、抗氧化性能和耐热性，从而增加其在实际应用中的可靠性。
本文将探讨碲化铋粉末固化的方法和技术，以及固化后的优势和应用前景。
通过深入研究和分析，我们可以更好地理解碲化铋粉末固化的原理和机制，为该材料的进一步应用提供良好的基础。
在接下来的章节中，我们将详细介绍碲化铋粉末的特性和固化方法。
同时，我们还将探讨固化后的碲化铋粉末在各个行业中的潜在应用，包括电子、光电子、能源领域等。
这些应用领域对碲化铋粉末固化技术的需求越来越高，因为固化可以提高其性能，拓宽其应用范围。
总之，碲化铋粉末固化是一项极具潜力的技术，具有广阔的市场前景和应用价值。
本文旨在深入探讨和研究碲化铋粉末固化的相关内容，为该领域的研究和应用提供有力支持。
相信通过我们的努力，碲化铋粉末固化技术将在不久的将来取得重要的突破和进展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以是:文章结构部分旨在介绍本文的组织架构，以便读者能够更好地理解文章的内容。
本文将按照以下几个部分展开讨论。
首先，引言部分将会概述本文的研究背景和目的。
在1.1小节中，将简要介绍碲化铋粉末的概念及其在材料科学中的重要性。
在1.2小节，将详细说明本文的结构和各部分的内容安排。
最后，在1.3小节中，将明确本文的目的和意义，为读者提供阅读本文的动力。
其次，正文部分将重点介绍碲化铋粉末的特性和其固化的方法。
在2.1小节，将详细阐述碲化铋粉末的物理化学特性，包括其晶体结构、电学性质和导热性能等方面的特点。
在2.2小节，将介绍碲化铋粉末固化的多种方法，包括传统的热处理方法和新兴的化学固化技术等。
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上世纪70年代发展起来的亲水隐形眼镜具有 特点：吸收相当于自重80%水，才变得柔软、透 气、舒适、戴时长
制备隐形眼镜所用的原料主要 是丙烯酸羟乙酯 （CH2=CHCOOCH2CH2OH）
（2）高分子分离膜
①高分子分离膜的组成： 是用具有特殊分离功能的高分子材料制成
②高分子分子膜的特点： 能够有选择地让某些物质通过，而把另外一些物
鲨鱼皮泳衣
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轻便赛车
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复合材料—碳纤维
碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量 轻等优点，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油 沥青或煤沥青为原料。
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复合材料—隐形飞机上的特殊材料
《时代周刊》评出20世纪最伟大的 100项发明，其中“尿不湿” 榜上有名
为什么“尿不湿” 能评为20世纪最伟大的100 项发明呢！最初是为谁专门设计的呢？
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美国在上世纪六十年代初，航天事 业崛起，如何解决宇航员的排尿问 题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿 不湿”的发明人，后来他被誉为美 国“太空服之父”。
二、复合材料
1．复合材料涵义： 指两种或两种以上材料组合成的一种新型 材料。其中一种做为__基__体_，另外材料做为 _增__强__剂___。 2．复合材料的性能： 具有_强__度__高__、__质__量__轻__、__耐__高__温__、__耐__腐__蚀__等 优异性能，在综合性能上超过了单一材料。
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第五章 进入合成有机高分子化合物的时代
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材料的热电优 值及其优化
材料的热电优化 值Z:
其中：
K——综合热导 率
R——电阻
12
Bi2Te3基热电材料优化方法
成 分 优 化
Bi2Te3的热电性能依赖于其化学组成，不同的掺杂成分会改变材料的
导电类型、载流子浓度和迁移率。
13
Bi2Te3基热电材料优化方法
Bi2Te3化合物为六面体层状结构，其热电性能是
功能材料—碲化铋 Bi2Te3
组员：杨志翔，汪可，陈俊
1
在一般状况下有两种同素异形体，一种是 晶体的碲，具有金属光泽，银白色，性脆，
是与锑相似的；另一种是无定形粉末状， 呈暗灰色。密度中等（6.240 g/cm3）， 熔、沸点较低（449.6 ℃、989.9 ℃)。
碲
碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧 化碲；可与卤素反应，但不与硫、硒反应。 溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。
4、 热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端 散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟， 制冷片就能达到最大温差。
5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电 6、 半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小， 但用并联的方法组合成电堆，功率就可以做的很 大
7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负 温度130℃都可以实现。
在Bi2Te3单层薄膜研究方面，最引人注目的是2005年捷克 人Walachova制备的Bi2Te3薄膜，用哈曼法测量ZT值最高 为2.65。
17
量子效应对低维材料热 电优值的影响（节选）
单通道近似法中，两个Bi2Te3层被 PbTe层隔开，两个Bi2Te3层之间存在 隧道传输和反射。电子通过障碍层 PbTe层产生的隧道效应与障碍层的高 度、障碍层的厚度和电子能量有关。 对能量为ε的电子，隧道传输系数Tr可 表达为:
主要用来添加到钢材中以增加延性，电镀
液中的光亮剂、石油裂化的催化剂、玻璃
着色材料，以及添加到铅中增加它的强度
碲
和耐蚀性。
它是一种非金属元素，可它却有十分良好 的传热和导电本领。碲和它的化合物是一 种半导体材料。
2
铋为有银白色光泽的金属，质脆易粉碎；熔 点271.3°C，沸点1560°C，密度9.8克/厘米 3；
多层量子阱结构
18
量子效应对低维材料热 电优值的影响（节选）
19
Bi2Te3热电薄膜的制备（磁控溅射
方法）
沉积相薄比膜其使它用热的电基薄片膜的主制要备有方普法通，载采玻用片磁、控冷溅抛射石方英玻 璃片法和制云备母Bi片2T。e3薄膜和(Bi2Te3/PbTe)n多层膜以及
(PbTe)np/Bi2Te3纳米复合薄膜具有以下优点： （1）膜的沉积温度低、沉积速率较快 （2）制备的薄膜的成分与靶材成分一致性好 （3）适于制备多层结构薄膜 （4）多层膜子层厚度调节范围大，厚度控制精确 （5）材料选择范围广 （6）有利于实现PbTe纳米颗粒的制备与 (PbTe)np/Bi2Te3纳米复合薄膜成型 一体化要求 （7）易于实现工业化生产
材料之一。现在已经被广泛的应用于我们生活的各个角落。
5
1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝 的两头各接一根铋丝，在将两根铋
热电现象
丝分别接到直流电源的正负极上，
通电后，发现一个接头变热，另一
个接头变冷。这说明两种不同材料
组成的电回路在有直流电通过时，
两个接头处分别发生了吸放热现象。 热电制冷又称作温
这就是热电制冷的依据。
差电制冷，或半导
体制冷，它是利用
塞贝克（Seeback）效应（第一 热电效应）
帕尔帖效应（第二热电效应）
热电效应（即帕米 尔效应）的一种制 冷方法。
汤姆逊效应（第三热电效应）
塞贝克（Seeback）效应（第一热电效 应）
塞贝克（Seeback）效应，它是指由于两种不同电导体 或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热 电现象。
热电
制冷器
半导体制冷片 （TE）也叫 热电制冷片， 是一种热泵， 它的优点是没 有滑动部件， 并且可以很方 便的在制冷制 热之间转换。 应用在一些空 间受到限制， 可靠性要求高， 无制冷剂污染 的场合。
9
热电制冷 器的研究
• 较好的温差电材 料应有较小的热 导率，使得能量 能保持在接头附 近，还要求电阻 较小，使产生的 焦耳热小。
在50年代至60年代的热电材料研究热潮期间， 对所有当时已知的半导体，半金属和许多合金 的热电性能都进行了研究，发现室温下最好的 热电材料是Bi2Te3及其固溶体合金，它的无量 纲ZT值（T为绝对温度）约为1，用其制成的制 冷器件的效率大约只有家用氟利昂压缩机制冷 效率的三分之一，这使得热电材料的研究转入 低潮有三十多年。
碲
有十分良好的传热和导 电本领的非金属
生成Bi2Te3，并且产生很多神 奇的性能。
4
碲化铋——简介
碲化铋是一种灰色的粉末，分子式为Bi2Te3。 碲化铋具有较好的导电性，但导热性较差。是个半导
体材料。
那么什么是 碲化铋最主要的应用是 作为一种热电材料
热电材料呢？ Bi2Te3化合物及其固溶体合金是研究最早也是最成熟的热电
铋
• 导电导热性差；
• 由液态到固态时体积增大。铋在 红热时与空气作用；铋可直接与
硫、卤素化合；不溶于非氧化性
酸，溶于硝酸、热浓硫酸。铋可
制低熔点合金，用于自动关闭器
或活字合金中；碳酸氧铋和硝酸
自然态的铋
氧铋用作药物；氧化铋用于玻璃、 陶瓷工业中。
3
当碲和铋相化合时
铋
性脆，导电和导 热性都较差的银 白色金属
15
Bi2Te3基热电材料优化方法
成型是将热电材料制备成热电模块的工序，以
往热电材料的成型基本上都是利用粉末冶金的
方法，冷压后烧结成型，但是材料的热电性能
始终得不到根本的提高。
成 为了提高材料的热电性能和力学性能，最近几 型 年研究者尝试了许多新的成型工艺试图提高材
优
料的热电性能和机械性能并取得了较好的效果， 如热压成型、热挤压成型、脉冲电流烧结等。
各向异性的，研究初期，为了提高材料的热电性
能，研究者主要采用区域熔炼、布里奇曼等方法
结
来制备具有一致取向的单晶材料。 V.S.Zemskov等采用czochralski法制备了Bi-Te单
构 晶材料，采用不同的Sb成分掺杂，材料的最大ZT
优 为1.35。
化
近些年有关Bi2Te3基块体热电材料结构优化主要 集中在纳米结构，非晶结构以及在材料中引入新
能量在两材料的交界面处 流，单位为A。 以热的形式吸收或放出。 T——结点处的温度 8
优点
1、 不需要任何制冷剂，没有污染源没有旋转部件， 工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。
2、 既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高， 但制热效率很高，永远大于1。 3、通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控 制
元素并使之与Bi2Te3材料形成一种插层化合物，
增加声子的散射，降低材料的热导率。
14
Bi2Te3基热电材料优化方法
Bi2Te3基块体热电材料的合成工艺主要集中在熔
铸和机械合金化法。传统的熔铸方法制备Bi2Te3
基块体热电材料时，液相到固相的转变过程中常
常会出现成分偏析，加上熔融状态的Bi、Te等低
合 熔点元素易挥发，不仅导致材料的利用率下降，
成 优
且使材料的热电优值降低。
机械合金化能有效消除液相到固相转变时的成分 偏析，避免Bi、Te等低熔点元素的挥发，最终得
化 到均匀细小的组织。均匀的合金元素分布对应着
较高的电导率，而细小的晶粒尺寸由于增加了长
波声子的散射，降低了材料的热导率，最终提高
了材料的热电优值。
• 这几个性质的要 求可由“热电优 值”(Figure of merit)描述，
其定义为： Z=α2σκ，（α和σ 分别为塞贝克系 数和电导率，κ为 热导率）
1949年，苏联的Ioffe院士提出了半导体温差电 的理论，同时在实际应用方面做了很多工作， 到了50年代末期，Ioffe及其同事从理论和实验 上证明利用两种以上的半导体形成固溶体，可 使κσ减小，并发现了热电性能较高的制冷和发 电材料，如Bi2Te3、PbTe、SiGe等固溶体合金， 展示了通过新材料的研究开发实现热电性能提 高的前景。
材料的塞贝克效应的大小，用温差电动势率α表示。 材料相对于某参考材料的温差电动势率为
由两种不同材料p、n所组成的电偶，它们的温差电动
势α pn等于α p与α n之差，即
7
帕尔帖效应（第二热电效应）
•因电此流流，过半两导种不体同电导子体的制冷的18效37果年就，俄主国要物取理决学于家 电势界量这荷差面，就载。时 或 是体纯，向帕将外尔运金从界帖动属外放效的的界出应吸热。两 导收量种 热热。材 导料 电楞流的 性的次能 能方（极 好向L差，e决n，但z定）即制了发热冷是现吸电效，收电 率电•经物体电处势低过理中荷于，（解 运 载 不多可不释动体同次：形在的以到试电成不能成1%荷电同级验功载流的，），体。材当的。科在由料它用半导于中从学来导家做体发还（流系小材现是制的数型料：产冷大成的具P生）小为型热有热 量 成 “半电极量 的 正 帕导制高， 多 比 尔体冷发 少 ， 贴的热 与 比 系器热电 例 数。” （高B能i2级Te向3低-S能b2级-运Te动3）时，和N型帕半尔导帖体系（数πB：i2Te3B点i便反动2处-释，时S表e放 从 ，3现出低从）多能外出的余级界明的向吸热显能高收电量能能的势；级量制。相运差冷最效大式果，中。应πI=—d用—Q中/流Id能经T 够导体在的接电
•提个•导当在高极体前室早限商合在，温业金上使化条个得应件世热用纪电下的六材热Z十料T电年的值材代研料最就究Z大T达转值到入的的了了是优一一化半 个Bi低0.潮5S，b在1.随5T后e三2.十79多S年e0的.2时1,间它内的热Z电T 材•长值•在在料和在上高Z制个T3备温值0世技0基纪条K术本九的件的没十条发下有年展提件代Z，高T初下人值。，在们随最提1着.大出0材左了的料新右的是的生 提Si高0.热8G电e材0料.2Z半T值导的体理合论方金法，，在使得热 电12材00料K的条研件究迎下来它了的新一ZT轮值热接潮。近1.0