层状钴基氧化物热电材料由于其独特的晶体结构和热电传输特性,以及在废气、废热等中温热电转换领域的潜在应用,受到了广泛关注,掺杂是提高其热电性能的有效途径之一。本文首先以p型的Ca3Co4O9基热电化合物为研究对象,将溶胶-凝胶法与放电等离子烧结(SPS)技术相结合,制备了钴基氧化物块体材料AgxBayCa3-x-yCo4O9(x,y=0-0.6),并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、电参数测试仪、激光热导仪等先进分析测试手段,分别对产物相组成、显微结构和热电性能进行了系统研究。 实验结果表明：对于单掺杂AgxCa3-xCo4O9(x=0-0.6)系化合物,AgNO3的加入,导致产物中不同程度地出现了第二相Ag和Co3O4,且在实验范围内,随着Ag掺杂量的提高,其衍射峰强度增强,块体电阻率和Seebeck系数快速下降,热导率升高,当x=0.6时,块体电传导类型从半导体传导转变为金属型传导,且电阻率达到最低值,热导率达最大值。当x=0.3、烧结时间5min时,块体功率因子在700℃达最大值5.39×10-4Wm-1K-2,ZT值达0.18：适当延长烧结时间至2h,烧块体ZT值提高了44％,700℃达0.26。对于复合掺杂AgxBayCa3-x-yCo4O9(x+y=0.2)系化合物,Ag、Ba硝酸盐的加入,导致粉末产物出现了新相BaCoO3和Ag,经放电等离子烧结后,BaCoO3相消失,但仍有游离态Ag。当x=y=0.1时,烧结时间5min时,块体热导率明显降低,ZT值在700℃时达最高值0.24。 具有3d54s2电子结构的锰可以表现多种价态,其氧化物的代表-钙钛矿型晶体结构的CaMnO3氧化物是典型的强关联电子体系,具有强热电效应,非常适合于进行载流子掺杂处理；以其为基的氧化物是n型材料,能够与p型的Ca3Co4O9热电材料匹配。本文以溶胶凝胶法结合放电等离子烧结(SPS)制备了钙钛矿型CaMnO3块体,初步探索了钙钛矿型CaMnO3粉末的制备工艺及放电等离子烧结制度对CaMnO3块体相组成及热电性能的影响。 结果表明,柠檬酸用量、乙二醇用量、溶液pH值、Ca2+浓度是影响成胶与否及后处理能否得到钙钛矿型CaMnO3粉末的关键因素。实验所得钙钛矿型CaMnO3粉末呈粒径300nm左右的多边形片状颗粒,其晶粒尺寸约为45nm; 放电等离子烧结温度950℃,烧结压力60MPa,烧结时间为5min所得的CaMnO3块体,其ZT值在700℃达最大值约0.02。
- 作 者：
- 张飞鹏
- 学科专业：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 北京工业大学
- 导师姓名：
- 张久兴
- 学位年度：
- 2008
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
