液相剪切法Bi2Te2.7Se0.3@石墨烯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:3786字

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

本课题旨在通过液相剪切处理工艺、制备出高性能织构化Bi2Te2.7Se0.3@石墨烯纳米复合热电材料,解析材料工艺、显微结构及热电性能之间的构效关系与机理。

实验中,采用无水乙醇高速剪切石墨或氧化石墨烯水分散系,经离心分离获得石墨烯或氧化石墨烯均匀分散液,再与不同比例的Bi2Te2.7Se0.3粉体进行高速剪切和复合处理,用离心方法获得Bi2Te2.7Se0.3@石墨烯(或氧化石墨烯)复合粉体,采用放电等离子烧结(及原位还原)制备出高度织构化致密块体,测定平行和垂直于压力方向上样品的电导率、塞贝克系数和热导率等性质,结合XRD、SEM或TEM等分析结果,通过对比,解析石墨烯复合对样品的织构度、晶粒大小、以及热电输运性能的影响及其机理,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:(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,重点阐述Bi2Te3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,发现现有研究存在的不足和空白,提出要解决的问题并确定研究目标;了解石墨烯的合成、结构、表征、性能与应用等,重点阐述石墨烯在热电材料中对肖特基晶界势垒、电子能量过滤等作用机理与应用,以及Bi2Te2.7Se0.3@石墨烯纳米层状复合热电材料的设计依据。

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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、参考现有资料,合成Bi2Te2.7Se0.3熔块并通过研磨获得其粉体,通过XRD分析确定物相;通过液相辅助高速剪切和适速离心分级,获得一定浓度的石墨烯或氧化石墨烯分散液,在此基础上制备出不同石墨烯或氧化石墨烯比例的Bi2Te2.7Se0.3@石墨烯(或氧化石墨烯)复合粉体,并通过XRD和SEM等完成物相和形貌分析。

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,学会使用专业软件分析数据并绘制成图。

2、采用放电等离子烧结及原位还原方法,制备出化学组成、晶相组成准确、粒度小、织构度高、致密度高、晶界扩散可控的Bi2Te2.7Se0.3@石墨烯复合块体样品,完成SEM、EDX等手段,分析样品的显微结构特征(Bi2Te2.7Se0.3和石墨烯的粒度与分布、织构度等)。

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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] 刘恩科, 朱秉生, 罗晋生. 半导体物理学[M]. 中国工信出版集团电子也出版社, 2017.

[3] Xiao Yan, Bed Poudel, and Yi Ma et al. Experimental Studies on Anisotropic Thermoelectric Properties and Structures of n-Type Bi2Te2.7Se0.3[J]. Nano Lett. 2010, 10, 3373-3378.

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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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