热电材料，又称温差电材料，是一种能够实现热能和电能相互耦合、相互转换的功能材料。其主要应用领域包括：低品位热能发电，无污染、无噪声的制冷或制热系统，自动电源，无人航标灯以及尾气余热利用等。本论文选择NaCo2O4氧化物热电材料作为研究对象，通过掺杂及各种合成，研究提高NaCo2O4材料的热电优值的途径。 本文探索了单相NaCo2O4以及F掺杂NaCo2O4化合物的合成和制备方法，系统研究了F掺杂量对NaCo2O4化合物的结构和热电性能的影响规律，同时研究了制备工艺对F掺杂NaCo2O4化合物热电性能的影响，研究结果表明： 以Na2CO3和Co2O3为原料，采用固相反应法合成了单相NaCo2O4化合物，考察反应温度、保温时间、二次烧成工艺对材料物相结构和微观形貌进而对材料热电性能的影响。XRD结果显示，所制备的化合物均为单相NaCo2O4；SEM结果表明，采用二次烧成工艺能有效提高材料的致密度。确定了最佳固相反应温度为800℃、最佳保温时间为12h。采用聚合合成法和柠檬酸合成法分别制备了单相NaCo2O4化合物，比较两种制备方法对材料形成的影响，结果表明采用PC法所制备的前驱粉颗粒分布较均匀，尺寸较小。 以F为掺杂剂，分别用固相反应法和聚合合成法制备了NaCo2O4化合物。研究F掺杂、制备工艺对材料热电性能的影响。结果表明，NaCo2O4是P型半导体，采用固相反应合成的NaCo2O4材料随F掺杂量的增加，样品的电导率、热导率减小，Seebeck系数增加；随着测试温度的升高，所有样品的电导率减小，Seebeck系数增加，热导率则呈现先减小再增加的趋势，其中掺杂0.5％NaF样品在873K的最大ZT值达0.04，比同温度下未掺杂样品提高了约25％。 采用溶胶-凝胶结合热压烧结工艺制备的样品，随温度升高，样品的电导率减小，Seebeck系数增加。与常压烧结样品相比，热压烧结样品的电导率、Seebeck系数、功率因子均有一定的提高，热压制备的样品较致密，材料中气孔较少，掺杂0.5％NaF样品在873K时功率因子达最大为2.40x10-4wm-1k-2。
- 作 者：
- 周明杰
- 学科专业：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 武汉理工大学
- 导师姓名：
- 朱教群
- 学位年度：
- 2008
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
