背景介绍
热电材料能够将热能转化为电能，在空间探索设备、5G网络冷却系统和物联网自供电技术等领域有着重要的应用前景。现有的高丰度、窄带隙的铜基热电材料引起广泛关注，如Cu3SbSe4，但其较低的电学性能而限制了应用前景。为了解决这一挑战，本研究提出并探讨了三种不同的策略，以探究并优化Cu3SbSe4的电传输性能，并揭示其对微观结构调控的影响机制：传统的锡（Sn）原子掺杂、SnSe分子配体的表面处理，以及与SnSe纳米晶体构建的纳米复合材料体系。
成果简介
合肥工业大学刘玉课题组通过对比上述三种不同的Sn引入策略，系统地分析了其对Cu3SbSe4纳米热电材料电传输性能的影响。通过一系列表征和性能测试，结果表明，采用SnSe分子配体的表面处理策略显著提升了Cu3SbSe4的热电性能，其效果优于传统掺杂和纳米复合材料体系。此外，通过微观结构分析，本研究揭示了Sn的掺杂机制，SnSe分子复合物不仅改善了电传输性能，还通过晶界和缺陷工程调控对材料的热稳定性起到了关键作用。此研究不仅为提高Cu3SbSe4材料的热电性能提供了新的思路，也展示了基于溶液法处理的纳米结构材料在多功能应用中的广阔前景。
图文导读
图1. Cu3SbSe4纳米晶中三种不同Sn引入策略
图2. Cu3SbSe4热电材料的微观结构调控机制
图3. Sn引入对Cu3SbSe4能带结构、热稳定性、ELF的调控及性能优化
作者简介
合肥工业大学化学与化工学院化学系2022级研究生肖珊珊为论文第一作者，合肥工业大学为第一通讯单位，合肥工业大学刘玉教授、浙江大学衢州研究院K. H. Lim研究员，南昆士兰大学洪敏副教授和加泰罗尼亚能源研究所A. Cabot教授为本文通讯作者。
刘玉，合肥工业大学黄山学者特聘教授，博士生导师，安徽省高层次人才。2014-2018年，巴塞罗那大学博士学位；2018-2021年，奥地利科学与技术研究院从事博士后研究（欧盟地平线2020“玛丽·居里”博士后项目）。自2021年11月起，任职于合肥工业大学化学与化工学院，主要研究方向为高性能、低成本热电转换材料的开发与应用。已在Science, Adv. Mater., Angew. Chem., Nano Lett., ACS Nano等期刊发表SCI论文50余篇，H指数26，引用2000余次，主持国家、省级科研项目多项。
Lim Khak Ho，香港科技大学博士。2020年任职于浙江大学衢州研究院，致力于热电纳米材料、生物质材料、柔性电子、微能量收集及气敏传感等。近5年发表30余篇高水平论文，H指数20。主持并参与17项国家/省/市级科研项目。此外，担任多个国际期刊编委，入选市“青年人才”计划。
洪敏，澳大利亚南昆士兰大学副教授，澳大利亚研究理事会Future Fellow。其研究内容包括热电材料与器件、微观结构电镜表征以及第一性原理计算。洪博士在能带结构影响电子传输、声子散射等方面做出系列突破性原创成果，并发表在Joule、EES、AM、JACS等高水平期刊。
文章信息
Xiao S, Zhao M, Li M, et al. Band and defect engineering in solution-processed nanocrystal building blocks to promote transport properties in nanomaterials: The case of thermoelectric Cu3SbSe4. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907072.
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