徐骉教授团队在无单原子热电转换材料新进展

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近日，我院徐骉教授团队在无机单原子热电转换材料领域取得重要研究进展，相关研究成果以“Mass Production of Pt Single-Atom-Decorated Bismuth Sulfide for n-Type Environmently Friendly Thermoelectrics”为题，发表在国际材料类顶级期刊《纳米快报》（Nano Lett.）上。南京理工大学为该项工作的第一完成单位和唯一通讯单位，化学与化工学院博士研究生赵玮、金康鹏分别为本文第一作者和第二作者，徐骉教授为唯一通讯作者。
          文章链接为：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c00947
          近年来，单原子材料因其高原子利用率、可调节配位环境和新颖的电子结构等特点受到了广泛关注。然而，单原子材料因其自身特点受限，无法大量合成，鲜少在热电领域报道。本文采用水热法-溶液法联合，大量合成了硫化铋（Bi2S3）负载的铂（Pt）单原子材料，使其可以用于热电模块的制备。研究表明，Pt单原子具有提高迁移率并抑制热导率的作用，为电子器件和热控制领域提供新思路。

图1. Bi2S3负载Pt单原子材料的合成及其结构、形貌表征

图2. 单原子定性表征

图3. Bi2S3基体及其负载Pt单原子的DFT理论计算

图4. Bi2S3负载Pt单原子材料的热电效率与同基体材料的对比

         基于Pt单原子对热电性能的影响，研究人员进一步合成了Bi2S3负载的Pt团簇材料。研究发现，与传统的Pt团簇第二相相比，Pt单原子能够显著的提升基体的迁移率，增大其电导率和Seebeck系数，从而提升功率因子，使Bi2S3-0.5 wt % Pt1材料在823 K时达到最大功率因子（348 μWm-1K-1）。Pt单原子位点可以有效散射声子，使得材料热导率降低至0.37 W m-1K-1。得到的最优热电优值（zT）的材料，在n-型环境友好的硫化物热电材料中占有重要地位。
         该工作得到了南京理工大学软化学与功能材料教育部重点实验室、国家自然科学基金、江苏省特聘教授、江苏省双创人才、南京大学化学与化工学院配位化学国家重点实验室的支持，吉林大学施展教授对该工作给予很大的帮助。


        文章来源：南京理工大学
        　徐骉，南京理工大学教授，1987年7月生于江苏省镇江市，2005-2014年于清华大学化学系获得本硕博学位，师从王训教授。2014-2017年于美国Iowa State University开展博士后研究，导师为Wu Yue教授。2018年受聘为南京理工大学教授，2018年入选江苏省特聘教授，2019年入选第十五批“国家海外高层次青年人才引进计划”。主要研究方向为纳米热电转换材料的合成、测试与理论分析。近五年来以第一作者或通讯作者身份在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nano Lett.等期刊发表论文15篇。正在主持国家级及省级科研项目3项。