《Bi2Te3/Sb2Te3核殼量子點的水相可控合成及其熱電性能》是依託武漢理工大學，由施偉東擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Bi2Te3/Sb2Te3核殼量子點的水相可控合成及其熱電性能
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：施偉東
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低維納米複合結構化是當前提高熱電材料ZT值最有效的手段之一。針對該策略中零維材料研究少、合成方法耗能高污染大以及常規燒結使樣品尺寸變大等問題，本項目擬結合近期Sb2Te3量子點研究基礎，採用綠色水相合成方法製備Bi2Te3/Sb2Te3核殼量子點，並深入研究該體系中保護劑的類型、pH值、反應物濃度以及外界反應條件對Bi2Te3/Sb2Te3核殼量子點尺寸分布、尺寸大小以及微結構（如核殼厚度比、殼層間界面面積和核殼層數等）的影響規律；探索放電等離子燒結方式對該核殼量子點結構及其燒結後塊狀樣品電導率的影響,以尋求新型理想燒結工藝；闡明Bi2Te3/Sb2Te3核殼量子點的量子限域效應與核殼微結構對其熱電性能的影響，並探究其內在物理機制。本項目結果將為開發可廣泛實際套用的熱電體系提供理論依據。
結題摘要
針對課題研究內容和預期目標，我們通過液相法合成出了大量形貌新穎的碲、硒、氧化物的異質納米材料，並對其在熱電性能以及光化學、磁學性能進行了研究。研究結果表明，具有這些異質納米材料在熱電、光電及催化方面都有優異的性能。1. 通過水熱合成方法，獲得了形貌均勻的“啞鈴狀”碲化銻-碲納米異質結構材料。其熱電轉換效率均高於塊狀碲化銻材料和純碲化銻納米片。在水熱條件下通過控制前驅體Bi單質轉化為Bi3+的速率合成出了新穎的3D Bi2S3納米材料。研究發現其SPS燒結塊體的熱電性能相比於一維結構 Bi2S3 納米材料的功率因子調高了26%。在水熱體系中，大規模（克級以上）地製備出了Cu2SnSe3 與Cu2ZnSnSe4量子點。所得的量子點在300K-550K內最高熱電優值（ZT）分別約為0.32與0.46，高於或接近同類豐土元素硒化物量子點的ZT值。2. 利用溶劑熱法成功分別合成了具有花球狀形貌的α-In2Se3納米結構、In2Se3(en)納米空心球、FeSe2微米花和微球以及NiSe多孔納米空心球。這些材料分別在近紅外發光、磁學性能以及電化學儲氫等方面均展示了優良的性能。通過離子交換的方法製取了尺寸均一的CuSe-ZnSe花狀納米複合材料。合成的CuSe-ZnSe納米複合材料顯示出在可見光照射下光催化降解有機染料甲基橙和亞甲基藍的效率明顯提高。CuSe-ZnSe花狀納米複合材料光催化活性的增強是由於從ZnSe價帶到CuSe價帶之間的IFCT機制的直接作用導致光電子和空穴的有效分離。3. 製備的CdS/Ta2O5催化劑因其可見光吸收範圍寬，比表面積高以及薄結晶孔壁，使其產氫效率為非結晶態介孔CdS/Ta2O5的2倍，直接結晶的CdS/Ta2O5的4倍。此外，該類材料對亞甲基藍有較強的吸附能力，在可見光催化的條件下，在模擬的20mg/L的亞甲基藍廢水中產氫速率為540.7 mmol h-1。通過新型的微波輔助原位合成技術成功製備了石墨烯/釩酸鉍複合光催化劑。與純釩酸銦光催化劑相比，其在可見光下對環丙沙大大提高。總之，我們在該項目執行期間，獲得了大量較有價值的研究成果。目前已發表與本項目相關SCI學術論文18篇，申請專利5項。
