碲化铋
碲化铋材质电镀工艺流程
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材料科学基础 功能材料—碲化铋
碲化铋是个半导体材料，具有较好的导电性，但导热性较差。 熔点 ：585℃，密度 ：7.642 g/mL，与水反应或与强氧化剂 反应产生轻微爆炸，与水或湿气反应释放有毒易燃气体; 受 热分解有毒碲氧化物烟雾。
Bi2Te 3 是一种天然的层状结构材料，为 三角晶系。 沿 c 轴方向层与层之间以—Te (1) — Bi—Te (2) —Bi—Te (1) —秩序排列 。 一般认为原子层内部成键方式以共价 键为主，其中 Te (1) —Bi 是共价键与 离子键的混合键，Bi—Te (2) 之间是 共价键，而 Te (1) —Te (2) 之间是范 德华力，两个相邻的 Te 原子层间距为 0. 25 nm。Bi 2 Te 3 晶体具有明显的各 向异性，在垂直于晶体 c 轴的晶面(001) 面，主要靠 Te (1) 与Te (1) 原子 间的范德华力结合，作用力微弱，晶体 易解理。
One
溶剂热法
反应简单易于控制，但看不到反应过程
Two 两步液相反应法
产率高，热电优值高
温差发电：利用海水的温差进行发电。海洋不同水层之间的温差很大，一般表
层水温度比深层或底层水高得多。发电原理是，温水流入蒸发室之后，在低压 下海水沸腾变为流动蒸气或丙烷等蒸发气体作为流体，推动透平机旋转，启动 交流电机发电；用过的废蒸气进入冷凝室被海洋深层水冷却凝结，再进行循环。 据估算，海洋温差能一年约能发电15×10^8=15亿千瓦。
热电制冷：利用热电效应的制冷方法，工作时制冷器的一端温度就会降低，而另
一端的温度就会同时上升。值得注意的是，只要改变电流方向，就可以改变热流的 方向，将热量输送到另一端。所以，在一个热电制冷器上就可以同时实现制冷和加 热两种功能。因此，热电制冷器还可以用于精确的温度控制。
碲化铋 金相
碲化铋金相
碲化铋是一种金属硼化合物，其化学式为Bi2Te3。
它是一种典
型的热电材料，具有重要的应用价值。
在热电领域，碲化铋是一种重要的材料，可以用于制备热电发电机、热电冷却器等。
碲化铋的金相组织主要有晶粒大小、晶粒形状、晶粒分布、组织缺陷等方面的特征。
晶粒大小和晶粒形状是影响材料性能的重要因素，而晶粒分布和组织缺陷则会影响材料的热电性能。
碲化铋的金相组织可以通过金相显微镜来观察。
在制备样品之前，需要将碲化铋样品切割成合适的大小，并使用金相切片机制备样品。
制备好的样品需要进行磨削、抛光等处理，然后使用金相显微镜观察样品表面的组织结构。
在碲化铋的金相组织中，可以观察到晶粒的大小和形状。
晶粒通常是多边形的，大小在几微米到几十微米之间。
碲化铋的晶粒分布均匀，但在一些区域可能存在晶粒聚集的情况。
此外，在碲化铋的金相组织中，还可以观察到一些缺陷，如晶界、夹杂等。
总之，碲化铋的金相组织是影响其热电性能的重要因素之一。
通过观察碲化铋的金相组织，可以更好地理解其性能和应用。
- 1 -。
碲化铋热电材料
1、铋系热电材料概述：进入21 世纪以来，随着全球工业化的发展，人类对能源的需求不断增长，在近百年中，工业的消耗主要以化石类能源为主。
人类正在消耗地球50 万年历史中积累的有限能源资源，常规能源已面临枯竭。
全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气只能延续到2040 年左右，煤炭资源也只能维持2300 年左右。
且这两种化石燃料，在使用时排放大量的CO2、SO2、NO、NO2等有害物质，严重污染了大气环境、导致温室效应和酸雨。
引起全球气候变化，直接影响人类的身体健康和生活质量，严重污染水土资源。
因此，开发新型环保能源替代材料已越来越受到世界各国的重视。
其中发展新型的、环境友好的可再生能源及能源转换技术引起了世界发达国家的高度重视。
热电半导体是采用热电效应将热能和电能进行直接转换的一种无污染的绿色能源产品。
其中温差发电是利用热电材料的Seebeck效应, 将热能直接转化为电能, 不需要机械运动部件, 也不发生化学反应。
热电制冷是利用Peltier效应, 当电流流过热电材料时, 将热能从低温端排向高温端, 不需要压缩机, 也无需氟利昂等致冷剂。
因而这两类热电设备都无振动, 无噪音, 也无磨损, 无泄漏, 体积小, 重量轻, 安全可靠寿命长, 对环境不产生任何污染, 是十分理想的电源和制冷器。
于是美国能源部、日本宇宙航天局等发达国家的相关部门都将热电技术列入中长期能源开发计划, 我国也将热电列入国家重点基础研究发展计划(973)的大规模发展的新能源计划中。
在21世纪全球环境和能源条件恶化、燃料电池又难以进入实际应用的情况下, 热电技术更成为引人注目的研究发展方向。
热电半导体行业在全球来说作为一个新兴行业,每年以超过1倍的速度增长。
目前, 已经商用的热电行业的原料最主要的是Bi2Te3基热电半导体材料。
商业化的B i2Te3基热电半导体材料以炼铜行业的副产物铋、碲、硒等为原料, 按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长得到Bi2Te3 基热电半导体晶棒。
2Te3)-热电纳米材料碲化铋(Bi2Te3).doc
2Te3)> 热电纳米材料碲化铋(Bi2Te3) -热电材料是一种在固体状态下就可使热能与电能相互转换（静态能量转换）的材料。
它能做成重量轻、体积小的微型半导体制冷器，解决计算机技术、航天技术、超导技术及微电子技术等高技术领域的制冷难题。
目前，热电半导体产业已延伸至国际上最为热门的新材料、新能源等高新产业。
商用热电行业的原料主要是Bi2Te3 基热电半导体材料。
Bi2Te3基热电半导体材料以炼铜的副产物铋、碲、硒等为原料，按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长得到Bi2Te3基热电半导体晶棒。
目前，用低维化和纳米化来实现电、声输运特性的协同调控，从而优化材料的热电性能，是热电材料领域的一个重要研究方向。
主要通过外混、原位复合等方式引入纳米颗粒，纳米颗粒的散射中长波长的声子，从而降低材料的晶格热导率，同时纳米化有助于载流子在费米能级附近态密度的提高，纳米颗粒构成的界面所产生的界面势垒能有效过滤低能量载流子，从而增大赛贝克系数。
本书综述了热电纳米材料碲化铋（Bi2Te3）的最新研究进展，包括最新的合成方法、结构表征方法、热电性能及理论模型分析，另外，书中还介绍了热电材料器件应用于不同的新能源发电设备以及分析热电材料的商业潜能。
全书共12章：1.热电材料的概述。
包括热电材料的Seebeck 效应、Peltier效应等三种热电效应，半导体材料等内容；2.电沉积法制备Bi2Te3基薄膜和纳米线；3.Bi2Te3纳米线电沉积于高分子径迹蚀刻膜的合成和表征；4.V2VI3薄膜纳米合金材料的合成和结构及传输性能表征；5.Bi2Te3 薄膜材料结构和传输性能研究；6.Bi2Te3 基块体纳米材料的合成方法、热电性能分析；7.Bi2Te3 纳米线、纳米复合材料及纳米块体材料的高能X射线和中子散射分析方法；8.Bi2Te3 纳米材料的结构分析，包括单晶纳米线的化学计量分析、化学模拟分析及电子传输系数的计算等；9.Bi2Te3晶体点缺陷的密度函数理论研究；10.基于玻尔兹曼理论从头开始描述热电性质；11.VVI复合薄膜和纳米线的热导性测试方法及热电价值分析；12.用于表征纳米材料结构及单根纳米线热电性能研究的热电纳米线表征平台（TNCP）的发展。
功能材料—碲化铋
它是一种非金属元素，可它却有十分良好 的传热和导电本领。碲和它的化合物是一 种半导体材料。
碲
碲
铋为有银白色光泽的金属，质脆易粉碎； 熔点271.3°C，沸点1560°C，密度9.8克 /厘米3；
其定义为：Z=α2σκ， （α和σ分别为塞贝 克系数和电导率，κ
冷器件的效率大约只有家用氟利昂压缩机制冷 效率的三分之一，这使得热电材料的研究转入 低潮有三十多年。
为热导率）
《纳米碲化铋化合物的溶剂热合成与热电性能》 褚 颖,王富强,王 忠,魏少红,蒋利军 (北京有色金属研究总院能源所 2010.4.17)
组员：杨志翔，汪可，陈俊
在一般状况下有两种同素异形体，一种是 晶体的碲，具有金属光泽，银白色，性脆， 是与锑相似的；另一种是无定形粉末状， 呈暗灰色。密度中等（6.240 g/cm3）， 熔、沸点较低（449.6 ℃、989.9 ℃)。
碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧 化碲；可与卤素反应，但不与硫、硒反应。 溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。
•导电导热性差；
铋
自然态的铋
•由液态到固态时体积增大。铋在 红热时与空气作用；铋可直接与硫、 卤素化合；不溶于非氧化性酸，溶 于硝酸、热浓硫酸。铋可制低熔点 合金，用于自动关闭器或活字合金 中；碳酸氧铋和硝酸氧铋用作药物； 氧化铋用于玻璃、陶瓷工业中。
铋
性脆，导电和导热 性都较差的银白色 金属
碲
材料的塞贝克效应的大小，用温差电动势率α表示。 材料相对于某参考材料的温差电动势率为
由两种不同材料p、n所组成的电偶，它们的温差电动
碲化铋 制备温度 马弗炉
碲化铋制备温度马弗炉碲化铋（bismuth telluride）是一种重要的热电材料，具有优异的热电性能。
它在热电转换领域有着广泛的应用，例如热电发电、温差发电、冷却等。
碲化铋的制备过程中，制备温度是一个关键参数，对其性能和结构有着重要影响。
马弗炉（Muffle Furnace）是一种常用的碲化铋制备设备。
本文将详细探讨碲化铋制备温度以及马弗炉在该过程中的作用和影响。
一、碲化铋的制备温度探讨1. 制备温度的选择和影响因素制备温度是影响碲化铋性能和结构的重要参数之一。
合理选择制备温度可以调控碲化铋的晶粒尺寸、晶体结构以及热电性能等关键特性。
选择合适的制备温度可以实现对碲化铋的定向生长和织构控制，从而提高其热电性能。
制备温度的选择涉及多个因素，包括材料的熔点、晶粒生长速率、蒸汽压等。
较高的制备温度可以促进晶粒的生长，但同时也可能引起晶粒的烧结和粗化，降低热电性能。
制备温度需要在充分考虑这些因素的基础上加以选择。
2. 温度对碲化铋性能的影响制备温度对碲化铋的性能有着显著影响。
较高的温度可以提高碲化铋的载流子浓度和迁移率，改善其导电性能。
高温制备还可以提高晶体的长程有序性，减小晶界及缺陷密度，提高材料的热电性能。
尽管高温制备可以带来上述优点，但同时也会造成碲化铋的晶体粗化和烧结现象。
晶体粗化会导致晶体尺寸增大，晶界区域减小，从而降低材料的迁移率和热导率，影响其热电性能。
3. 制备温度的优化和控制为了获得较好的热电性能，制备温度需要进行优化和控制。
可以通过实验和模拟等方法来研究不同温度下的碲化铋性能和结构变化规律。
通过调节制备温度和工艺参数，可以实现对碲化铋晶体生长、晶粒尺寸和晶界控制的精确调控。
二、马弗炉在碲化铋制备过程中的作用马弗炉是一种常用的碲化铋制备设备，其在制备过程中起到关键的作用。
以下是马弗炉在碲化铋制备中的主要作用：1. 温度控制：马弗炉可以提供稳定且可调控的制备温度，确保碲化铋的制备过程能在理想的温度条件下进行。
碲化铋价态 -回复
碲化铋价态-回复碲化铋是由碲和铋元素构成的化合物，化学式为Bi2Te3。
在这个化合物中，铋处于+3价态，而碲处于-2价态。
下面，我们将逐步说明碲化铋的价态。
首先，我们需要了解铋的电子结构。
铋原子的电子结构为[Xe] 4f^145d^10 6s^2 6p^3。
因此，铋原子有5个价电子，可以容易地丢失3个电子以达到稳定的半满壳和满壳电子结构。
因此，铋通常以+3价态出现。
然后，我们来看碲的电子结构。
碲原子的电子结构为[Kr] 4d^10 5s^25p^4。
从电子结构中可以看出，碲原子具有6个价电子，可以轻松地接受2个电子以达到稳定的满壳电子结构。
因此，碲通常以-2价态出现。
当碲和铋结合时，铋原子丢失了3个价电子，而碲原子接受了这3个电子。
这导致了碲化铋中铋的+3价态和碲的-2价态。
在碲化铋晶体中，铋和碲原子按照碲-铋-碲的顺序相互连接，形成一个层状结构。
每个碲原子周围有3个铋原子和3个其他碲原子。
这种结构使碲化铋具有一些特殊的物理和电子性质。
由于碲化铋中铋的+3价态和碲的-2价态，电子在晶格中的运动受到限制。
这导致了碲化铋的热导率比金属低，而电导率高于绝缘体。
这种特殊的热电性质使得碲化铋成为研究热电材料的理想候选者。
此外，碲化铋还具有压电效应和顺磁性。
压电效应是指在施加外力或电场作用下，材料会产生电位差。
而顺磁性是指材料在外磁场下会产生磁化现象。
这些性质使得碲化铋在传感器、振荡器和磁场测量等领域具有广泛的应用。
总之，碲化铋是由碲和铋构成的化合物，其中铋的价态为+3，碲的价态为-2。
这种化合物具有特殊的物理和电子性质，包括特殊的热电性质、压电效应和顺磁性。
因此，碲化铋在材料科学和电子工程中具有重要的应用前景。
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低温热电材料碲化铋
摘要
热电材料利用材料本身的物理效应来实现电热之间的转换，既可以利用塞贝克效应将热能转化为电能，也可以利用帕尔贴效应用于制冷领域。
在常温环境里，碲化铋（）系合金材料是研究最成熟、应用最广泛的一类热电材料，性能比其他材料优异。
进一步提高的热电性能及其微型热电器件的制备技术是目前研究的热点。
本文简要介绍了基半导体合金的基本构成、热电性能和制备方法。
Abstract
Thermoelectric(TE) materials can realize the directly convention of electricity and thermal by the physical effect of the material, which is either used for power generations grounding on Seebeck coefficient or for cooling by Peltier effect. Bismuth telluride()-based alloys are one of the most widely studied and used thermoelectric materials，whose thermoelectric properties are better than other materials.Currently，much attention has been paid to the improvement of the thermoelectric properties of
and the preparation of its thermoelectric micro-devices. This thesis introduced Bismuth telluride()-based alloys’chemical constitution, thermoelectric properties and manufacturing methods.
新能源材料和技术是二十一世纪人类可继续发展不可缺少的重要物质和技术基础之一。
热电材料是一种新型的、环境友好的新能源材料，在热电致冷和热电发电方面的应用越来越广泛。
由于热电发电在低温废热回收利用上具备独特的优势，而成为未来热电行业的主力发展方向。
热电材料是通过半导体材料的塞贝克（Seebeck）效应和帕尔贴(Peltier)效应实现热能与电能直接相互耦合、相互转化的一类功能材料。
随着能源危机与环境污染的日益严重，热电材料因其自身具有无污染、无噪音、体积小、寿命长、可精确控制等优点引起了人们广泛的关注。
不论在发电方面(如利用深层空间作业的宇宙飞船的发送机内外温差建立自动发电系统供长期宇航作业)，还是从环境保护、无震动、无噪声、微型化、易于控制、可靠性、寿命长等角度出发，热电材料都具有不可取代的优点。
目前，热电材料已经成功应用到人造卫星，太空飞船，高性能接收器和传感器等领域。
基半导体合金是目前知道的室温下性能最好的热电材料。
Bi和Te分别是V 族和VI族元素，即为它们构成了化合物半导体。
是一种天然的层状结构
材料，晶体结构为R-3m斜方晶系。
化合物为六面层状结构，在单胞C轴方向，Bi和Te的原子层按Te1-Bi-Te2-Bi-Te1方式交替循环排列。
其中Bi-Te1之间以共价键和离子键相结合，Bi-Te2之间为共价键，而Te1-Te1之间则以范德华力相结合，因此晶体很容易在Te1原子面间发生解理，所以材料的机械性能一般较差。
层间距为0.252nm，其结构可视为六面体层状结构，其解理面是沿垂直于晶体C轴的(001)面，而在两相邻的Te原子层间最容易发生解理。
熔点为858K，相对其它二元合金较低，这与其特殊的结构有关。
材料在熔点温度附近的组分偏离严格的化学配比，呈现稍微Bi过剩，Bi占原子重量比的40.065%,Te占原子重量比的59.935%。
这导致了材料的理论密度(7.6828)小于实验测量密度(7.8587)。
材料的这种组分偏离会大大影响材料的热电性能，甚至是材料的传导类型的改变，组分中Bi的过量会使材料呈p型传导，而Te的过量则呈n 型传导。
热电装置就是由n型和p型两种半导体材料通过金属连接形成热电结以实现温差发电或热电制冷。
热电转换效率主要取决于无量纲热电优值ZT，ZT=，其中为塞贝克系数、为电导率、为热导率、T为绝对温度。
目前商用碲化铋热电材料的ZT值一般都小于或接近1.0，性能仍然偏低。
要获得较高的热电性能，即较大的ZT值，需要材料同时具有较高的电导率和赛贝克系数以及较低的热导率，而这三个参数并不是独立的，它们之间相互关联，都受到载流子浓度等因素的影响。
因此，如何实现三个参数的协同调控以获得最佳的ZT值成为研究热电材料的关键。
现在碲化铋制备方法可以分为单晶材料制备方法和纳米材料制备方法等。
单晶材料制备方法主要有区熔法和布里奇曼法;微米纳米晶粉体材料制备方法主要有分子束外延法（MBE）、高能球磨法、电化学沉积法、溶剂热法、熔融旋甩法等。
此外，碲化铋基材料的制备技术还包括剪切挤压法以及机械剥离法制备纳米薄片等等。
一种新研发的制备方法是以氯化铋、亚碲酸钠、氢氧化钠、表面活性剂EDTA二钠,以及还原剂硼氢化钠为初始原料,采用溶剂热合成技术,将初始原料的混合水溶液经过不同的预处理,在453 K热处理后得到黑色粉末产物,用水和乙醇多次洗涤、真空干燥后,可以得到形貌各异的纳米碲化铋化合物粉体，所得碲化铋粉体经SPS烧结制备成块体,其综合热电性能优于商用碲化铋块体材料,300 K时的ZT值为0.958。
此外，还有研究表明向P型热电材料中加入额外的Te可以使优值ZT先增大后减小，当额外Te的质量分数为3%时具有最大ZT值，约为0.92。
还有研究发现在
中弥散少量的纳米SiC颗粒可以进一步提高材料的热电性能。
参考文献
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【4】Jiang Jun, Li Yali, Xu Gaojie, Cui Ping, Chen Lidong, Wang Gang. Effect of Extra Te Content
on Thermoelectric Properties of p-type -Based Materials. (2007)
【5】Jiang Jun, Li Ya-Li, Xu Gao-Jie,Cui Ping,WuTing,Chen Li-Dong,Wang Gang. Effect of preparation methods on thermoelectric properties of p-type Bi2Te3-based material.(2006)。