可控合成纳米碲化铋、碲化锑及其热电应用研究-UDP糖丨MOF丨金属有机框架丨聚集诱导发光丨推荐西安齐岳生物 -

纳米材料热电优值的提升主要是由于材料纳米化带来的量子尺寸效应的影响。传统块体材料的费米能级呈连续状态。能级不连续的状态使得费米能级附近的能量态密度大大增强，从而增加了材料热电功率因子:另一方面，纳米材料大的表面积和界面也增加了声子散射，使得材料自身电导率不受影响的情况下大大降低材料的热导。这两方面的共同作用使得纳米材料表现出远高于传统块体材料的热电性能。

锡掺杂碲化铋纳米线的化学气相沉积合成

碲化铋(BiTe3) 是V-VI主族元素化合物，具有较大的分子质量,在热电转换，拓扑绝缘性能研究,相变存储等领域有着广泛的用。碲化铋是目前常温热电材料中热电转换性能较好的材料。

碲化铋纳米线合成步骤：

步骤一	先称取0.2 g的碲化铋粉末放入瓷舟，将瓷舟推入清洗干净的石英管。使瓷舟处于管式炉的热中心位置。将1x1 cm大小的载有金-锡催化剂的硅片放在瓷舟下端16 cm处。放置好反应前驱体和产物收集基片后，将石英管两端接入气路管道，并利用橡胶密封圈保证气路的密封。
步骤二	反应加热前需将气路残余的空气除去。具体是:打开真空泵，在不通入载气的情况下将体系压力抽到10 Pa左右:然后打开气体钢瓶阀门,通过气体流量控制器，使载气以较大流速吹扫几秒钟;关闭载气，将体系压力再抽到10 Pa左右;将此过程重复三次，以保证反应体系的空气完全被清除。
步骤三	在清除完体系残留空气后，打开管式炉对反应体系进行升温，升温速度速度控制在1 C/s。同时对载气流量进行调节，氢气气流量为25 Sccm,氩气气流为25 Sccm.调节气路阀门，使体系压力升至70 KPa.
步骤四	当温度到达480 C后，保持此温度，反应开始计时;通过气路阀门,保证反应体系压力稳定在70 KPa。
步骤五	反应进行30 min后，停止加热并打开管式炉炉盖，同时打开气路阀门，快速将体系的压力降至10 Pa附近;载气气流保持不变。反应体系自然将至室温。
步骤六	当体系温度到达室温后，先恢复体系压力至常压，关闭真空泵，载气。打开金属法兰，取出硅片，得到灰色的粉末状的产物。

碲化铋纳米线的形貌表征及结构分析图

纳米线TEM图谱纳米线HRTEM图谱对应SAED图谱

溶剂热法制备碲化锑纳米片制备：

一、	称取0.2 mmol酒石酸锑钾，0.3 mmol亚碲酸钠，0.1g PVP,加入到带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中
二、	加入20 ml左右的乙二醇，使溶液填充满整个反应容器的80%左右，密封好反应釜
三、	然后将反应釜放入烘箱中加热，反应温度为200 C，反应时间20 h。
四、	反应结束后关闭烘箱，使反应釜自然降至室温。打开反应釜，将含物的乙二醇混合液离心。
五、	将其中的固体用去离子水，无水乙醇反复超声，离心清洗三次
六、	清洗干净的样品在真空烘箱中60 C干燥6小时。得到有金属光泽的灰黑色固体粉末。

（1）碲化锑纳米片的形貌结构表征图谱

（2）碲化锑样品的SEM图谱:

（3）碲化铋样品的TEM图谱:

（4）样品的HRTEM图谱:

（5）样品的SAED图谱。

图中显示的晶格间距为0.213 nm,与SAED数据及XRD数据分析后，晶格间距与纳米片的(110) 晶格间距相吻合。从SAED衍射花样(图d)看，衍射斑点的距离与此距离相匹配，说明对应斑点为(110) 面。由衍射花样也可以看出，样品有着高度的结晶性能。

总结：

碲化铋基材料是一类重要的功能材料，在热电应用，拓扑绝缘性能研究,相变存储等领域有着广泛的用途。一方面碲化铋是**的层状结构，其不同取向上的热电性能有着大的差异，控制碲化铋纳米形貌的定向生长，以此来获得高热电性能的碲化铋材料就成了碲化铋纳米材料合成的重点和难点;另一方面碲化铋是一类性能**的拓扑绝缘体,具有低缺陷的碲化铋纳米薄片是材料物理性能研究的理性平台，这对碲化铋材料的合成研究提出了新的挑战。如何可控的合成碲化铋基纳米材料是目前碲化铋类材料研究的重点和热点。

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