热电器件具有尺寸小、重量轻、便于携带、可靠性高、使用寿命长、无噪声、无污染等优点，在工业余废热的回收利用，空间特殊电源，微电子及制冷等领域具有广阔的应用前景。近年来，钴基氧化物热电材料由于其独特的层状晶体结构和热电传输特性，并且它还有好的热稳定性，无毒性、无污染，在高温氧化环境下能够长期工作，因此，在废气、废热再利用领域有很大的应用前景，成为目前研究的热点之一。
本文利用溶胶凝胶法(Sol-Gel)和电场激活压力辅助合成(Field-Activated and Pressure-Assisted Synthesis，FAPAS)技术相结合制备Ca3Co4O9/xwt.％SiO2(x=0.1，0.5，1，2)，Ca3Co4O9/0.5wt.％SiO2/xwt。％Ag(x=3，6，9)和Ca3Co4O9/xwt.％CNTs(x=0.05，0.1，0.5，1)纳米复合热电材料，通过对其进行微观形貌以及热电性能的测试，来探索向Ca3Co4O9掺杂的纳米第二相对其微观形貌和热电性能的影响。
分析表明：利用溶胶凝胶(sol-Gel)法以硝酸盐为原料可以制备出粒径均匀的Ca3Co4O9粉末，利用超声振荡法掺杂纳米第二相，再经FAPAS烧结后，可以得到纯相Ca3Co4O9化合物，第二相可以稳定存在于基体中：从SEM扫描照片可以看出：Ca3Co4O9晶体颗粒为片层结构，掺杂了纳米第二相后，Ca3Co4O9晶粒的大小以及形状也受到了影响。
研究结果表明，在氧化物热电材料Ca3Co4O9中加入纳米第二相即纳米二氧化硅或碳纳米管，都有利于电性能的提高。Ca3Co4O9/xwt.％SiO2(x=0.1，0.5，1，2)所有试样中Ca3Co4O9/0.5wt.％SiO2提高电性能的效果最明显，在800℃时功率因子最值为0.349 mW/mk2，未经掺杂的最大值为0.324mw/mk2，功率因子得到了8％的提升；由于掺杂质量分数为0.5％纳米二氧化硅的试样得到了最高的功率因子，在此基础上添加了Ag，结果显示：掺杂了Ag后可以有效地改变Ca3Co4O9/xwt.％SiO2晶粒的取向度。当Ag掺杂量为9％时双掺杂的试样(Ca3Co4O9/0.5wt.％SiO2/9wt.％Ag)得到最高的功率因子0.389 mW/mk2高于单掺杂纳米二氧化硅试样体系中Ca3Co4O9/0.5wt。％SiO2的最值(0.349 mW/mk2)。
对于Ca3Co4O9/xwt.％CNTs(x=0.05，0.1，0.5，1)体系，Ca3Co4O9/0.1wt。％NCTs的功率因子最大，在800℃时最大值0.595 mW/mk2。
- 作 者：
- 孙巍巍
- 学科专业：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 太原理工大学
- 导师姓名：
- 孟庆森
- 学位年度：
- 2012
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
