高锰硅基纳米复合热电材料的制备及性能研究的开题报告.docx

高锰硅基纳米复合热电材料的制备及性能研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着能源危机和环境污染问题的日益突出，热电材料成为新一代环保节能材料的关键之一。热电材料可以将热能直接转化为电能，不仅可以实现废热的再利用，还可以用于制造自给自足的微型电源和热电制冷器等器件，具有重要的应用价值。目前，热电材料主要包括金属硼化物、石墨烯等，但这些材料的热电性能存在一定的局限性。因此，研究和开发新型热电材料是必要的。
高锰硅是一种新型的半导体材料，具有良好的热电性能，但其导电性较差。为了提高高锰硅的导电性和热电性能，可以采用纳米复合技术对其进行改性。纳米复合技术是将两种或两种以上的材料通过纳米级的反应、混合和共同生长等方式结合起来，形成一种新型的复合材料。纳米复合材料不仅具有母材料的优良性能，还具有一系列新的、优异的物理化学性能，为材料改性提供了有效的途径。因此，采用纳米复合技术改性高锰硅具有很大的研究价值和应用前景。
二、研究目的和内容
本研究旨在通过纳米复合技术制备高锰硅基纳米复合热电材料，并研究其导电性、热电性能和稳定性。具体研究内容包括以下几个方面：
1.采用水热法制备高锰硅纳米材料，并对其进行表征。
2.采用化学还原法制备导电性较好的氧化石墨烯。
3.将高锰硅纳米材料与氧化石墨烯进行混合，并通过还原剂还原制备高锰硅/氧化石墨烯复合材料。
4.对高锰硅/氧化石墨烯复合材料进行表征，并研究其导电性和热电性能。
5.研究高锰硅/氧化石墨烯复合材料的稳定性和可靠性。
三、研究方法和步骤
本研究采用以下方法和步骤进行：
1.采用水热法制备高锰硅纳米材料。将高纯度的无水硅酸钠和高纯度的高锰酸钾按一定摩尔比加入蒸馏水中，搅拌均匀后，放入恒温釜中，在高温高压下进行水热反应。得到的产物经过离心、洗涤并干燥后即可得到高锰硅纳米材料。
2.采用化学还原法制备导电性较好的氧化石墨烯。将氧化石墨按照一定摩尔比加入水中，并加入还原剂，进行还原反应。得到的产物经过过滤、洗涤并干燥后即可得到导电性较好的氧化石墨烯。
3.将高锰硅纳米材料与氧化石墨烯进行混合，并通过还原剂还原制备高锰硅/氧化石墨烯复合材料。将高锰硅纳米材料和氧化石墨烯按照一定比例混合后，加入还原剂进行还原反应。得到的产物经过离心、洗涤并干燥后即可得到高锰硅/氧化石墨烯复合材料。
4.对高锰硅/氧化石墨烯复合材料进行表征，并研究其导电性和热电性能。采用SEM、TEM、XRD等手段对高锰硅/氧化石墨烯复合材料进行表征，并通过热电性能测试仪测试其导电性和热电性能。
5.研究高锰硅/氧化石墨烯复合材料的稳定性和可靠性。采用不同条件下的测试对高锰硅/氧化石墨烯复合材料的稳定性和可靠性进行研究。
四、预期成果和意义
本研究预期获得高锰硅基纳米复合热电材料，并对其导电性、热电性能和稳定性进行了研究。其具体成果和意义如下：
1.成功制备高锰硅/氧化石墨烯复合材料并进行了表征。该复合材料具有高导电性和优异的热电性能。
2.研究高锰硅/氧化石墨烯复合材料的稳定性和可靠性。为进一步提高该材料的应用价值和实际应用提供了理论和实践基础。
3.本研究对高锰硅热电材料的改性和提高热电性能具有重要的理论和实践意义，为热电材料的研究和应用提供新思路和研究方法。