Cu2SnS3-xAgSnSe2复合材料的制备与热电性能任务书

 2022-01-19 07:01

全文总字数:3709字

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

本课题旨在通过在Cu2SnS3(以下简称CTS)基体中复合离子化杂质相,借以引入载流子选择性散射效应,实现对CTS陶瓷的电子、声子输运的协同调控,通过优化结构和组成进一步提升CTS的热电性能。

实验中,课题将通过球磨获得离子化杂质纳米复合相(AgSnSe2),采用液相剪切处理在CTS中进行均匀分散,再通过优化放电等离子烧结工艺,制备出粒度小、致密度高、界面扩散可控的纳米复合陶瓷块体;结合XRD、SEM或TEM等物相组成、显微结构和热电性能(电导率、塞贝克系数、热导率等)的测定结果,解析AgSnSe2相的含量、分布等对CTS的实际影响并探究其机理,最后整理研究内容并撰写毕业论文。

毕业论文的内容和要求如下:(下文要结合具体论文/设计说明书的章节内容,说明如何支撑各个指标点)(1)在背景介绍部分,根据毕业要求指标点3.2的要求,通过文献检索与阅读,经过总结分析,介绍以下内容:全面综述热电材料概况,包括热电材料的基本概念、发电与制冷原理、主要性能指标、热电材料研究进展,重点是阐述CTS基热电材料的合成方法、晶体结构、能带结构、材料应用领域、热电输运性能的调控方法以及研究进展,并针对重掺杂CTS电导率和电子热导率相对较高、塞贝克系数较低,ZT值有待进一步提高的问题,提出引入离子化杂质散射相的解决思路和方法;了解AgSnSe2的合成、表征、晶体结构、能带结构及其离子化杂质性质的产生原因及应用;对所制订的研究方案在环境影响、安全性、经济性方面进行简要分析。

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2. 实验内容和要求

根据毕业要求指标点3.3和4.2的要求,本课题要开展的实验内容和要求如下:1、根据前期实验结果,合成5~10%Co掺杂CTS和AgSnSe2,通过XRD分析确定物相,并通过研磨获得其粉体,其中AgSnSe2粒径(谢乐公式)要达到20nm以下,要求学生能熟练使用电子天平、真空封装、高温电炉、气氛球磨等设备,完成所得熔块和粉体样品XRD测试,进行物相标定和晶体结构分析,并使用专业软件绘制成图。

2、采用液相辅助高速剪切分散和干燥工艺,制备不同AgSnSe2含量的CTS-xAgSnSe2 (x = 1, 2, 3, 4wt%)粉体;采用放电等离子烧结技术,制备出致密度高、成分正确、相界可控的CTS-xAgSnSe2复合陶瓷样品;完成SEM、EDX等手段,分析样品的显微结构特征(AgSnSe2和CTS的粒度与分布等)。

要求学生能熟练使用高速剪切、真空干燥和放电等离子烧结系统等设备,掌握阿基米德法测定样品密度和理论密度计算方法,结合显微结构分析结果,分析所采用的分散与烧结工艺参数的影响。

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3. 参考文献

根据毕业要求指点2.3,针对复杂工程问题,具有调查研究、检索与阅读中外文献资料的能力,并能在此基础上进行归纳总结和分析论证,提出解决方案。毕业论文期间要进行研究现状调查与总结,要求在开题报告及毕业论文中查阅的中英文文献不少于30篇,其中近5年不少于10篇,英文文献不少于15篇。以下是与本课题相关的部分文献列表:(可根据本列表,自行检索其它文献)[1] 高敏, 张景韶, D. M. Rown. 温差电转换及其应用[M]. 北京: 兵器工业出版社, 1996.

[2] L. Xi, Y. B. Zhang, and X. Y. Shi et al. Chemical bonding, conductive network, and thermoelectric performance of the ternary semiconductors Cu2SnX3 (X = Se, S) from first principles [J]. Physical Review B 86, 155201 (2012).

[3] Lin Pan, Sunanda Mitra, and Li-Dong Zhao et al. The Role of Ionized Impurity Scattering on the Thermoelectric Performances of Rock Salt AgPbmSnSe2 m[J]. Advanced Functional Materials, 2016, 26(28), 5149-5157.

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4. 毕业设计(论文)计划

整个毕业设计(论文)课题视为一个独立项目,在进行期间,学生要按照计划有序开展,按规定时间节点完成内容,充分考虑本课题全周期、全流程管理要素。

本课题各阶段工作内容要求如下:● 2021.1.10前指导老师在系统完成选题申报,学生选题。

● 2021.1.10~2021.1.15指导教师完成任务书下达。

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