可规模化的化学合成方法及其对 Bi2Te3 和 Sb2Te3 的综合分析
应用物理
2025-03-14 v1 材料科学
摘要
热电(TE)材料可直接将热能转化为电能。然而，这些材料的制造过程成本高昂，且批次间性能存在较大差异。因此，发展适用于大规模生产且可重复保证质量的TE材料制备技术，对推动TE技术具有重要意义。本研究开发了一种简便、高通量的溶液化学合成技术。采用微波辅助热解过程，实现能源效率高的体积加热，用于生物铋和锗碲化物(Bi2Te3、Sb2Te3)的合成。通过X射线粒径衍射(XRPD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线吸收光谱(XAS)和X射线光谱(XPS)等多种表征技术，对所制备材料进行表征。通过同步辐射XAS实验，对所合成Bi2Te3和Sb2Te3粉末样品的局部原子结构进行了详细研究。所制备的TE材料具有较低的热导率，分别在573 K时实现n型Bi2Te3的最高TE材料性能因子(figure-of-merit)值为0.7，在523 K时实现p型Sb2Te3的值为0.9。相较于早前报道，这些值的高温区位显著偏移，突显了其在发电应用中的潜力。所developed的可规模化、高效节能的制备方法，以及其在TE材料中的应用潜力，为这些材料提供了更广泛的应用前景，同时具有最小的环境影响。
引用
@article{arxiv.2503.09856,
title = {Scalable solution chemical synthesis and comprehensive analysis of Bi2Te3 and Sb2Te3},
author = {Bejan Hamawandi and Parva Parsa and Inga Pudza and Kaspars Pudzs and Alexei Kuzmin and Sedat Ballikaya and Edmund Welter and Rafal Szukiewicz and Maciej Kuchowicz and Muhammet S. Toprak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.09856},
year = {2025}
}