方钴矿热电材料在200-500℃中温区具有优异的热电性能和结构稳定性，被认为是太阳能热电-光电复合发电、汽车尾气余热发电等的关键材料。本论文以(Ba，In)双填充方钴矿材料为对象，通过掺杂磁性纳米颗粒，制备磁性纳米复合热电材料，研究了磁性粒子掺杂对方钴矿物相组成、显微结构和热电性能的影响，并分析磁化处理对复合材料电热输运性能的影响规律。
采用熔融急冷-扩散退火-化学镀水热处理-放电等离子体烧结工艺制备了一系列Ni纳米粒子掺杂、名义组成为xNi/Ba0.3In0.3Co4Sb12(0≤x≤0.12％，△x=0.03％)的Ba0.3In0.3Co4Sb12基磁性纳米复合热电材料，并重点研究了Ni纳米粒子掺杂对材料的物相组成和电热输运性能的影响。XRD和电子显微镜分析表明，化学镀水热处理前后的所有样品均由单相方钴矿组成，未出现CoSb2、InSb等杂质相，指示(Ba，In)填充方钴矿具有很好的化学稳定性。电热输运性能研究表明，优化Ni纳米粒子掺杂量可在保持较高Seebeck系数条件下显著提高电导率和功率因子，Ni纳米粒子产生的增强声子散射作用可有效降低晶格热导率，Ni纳米粒子掺杂具有协同调控电热输运的作用。Ni纳米粒子掺杂量为x=0.09％的样品850K时ZT值达到1.34，与磁化前纯Ba0.3In0.3Co4Sb12块体材料850 K时ZT值1.16相比，提高了15.7％;磁化后该样品850K时达到1.39，与磁化后纯Ba0.3In0.3Co4Sb12块体材料850 K时ZT值1.33相比，增加了4.0％。
采用熔融急冷-扩散退火-超声分散处理-放电等离子体烧结工艺制备了一系列Fe纳米粒子掺杂、名义组成为xFe/Ba0.3In0.3Co4Sb12(0≤x≤0.4％)的Ba0.3In0.3Co4Sb12基磁性纳米复合热电材料，并重点研究了Fe纳米粒子掺杂对材料的物相组成、显微结构和电热输运性能的影响。所有SPS烧结样品均由主晶相方钴矿相组成，但随着Fe掺量增加，杂质相CoSb2、 FeSb2逐渐增多。所有样品的晶粒大小集中在2～5μm之间。由于第二相影响，Fe掺杂样品的电导率和热导率均降低。样品ZT值随x值增大先增大后降低，x=O.05％Fe掺杂样品同时具有高功率因子和低热导率，ZT值最大，850 K时达到1.30，与磁化前纯Ba0.3In0.3Co4Sb12块体材料850 K时ZT值1.21相比，提高了7.4％;磁化后该样品850 K时达到1.36，与磁化后纯Ba0.3In0.3Co4Sb12块体材料850 K时ZT值1.26相比，增加了7.9％。
采用熔融急冷-扩散退火-球磨及超声分散处理-放电等离子体烧结工艺制备了一系列BaFe12O19纳米粒子掺杂、名义组成为xBaFe12O19/Ba0.3In0.3Co4Sb12(0≤x≤0.4％，△x=0.1％)的Ba0.3In0.3Co45b12基磁性纳米复合热电材料，并重点研究了BaFe12O19纳米粒子掺杂对材料的物相组成、显微结构和电热输运性能的影响。所有SPS烧结样品均由主相方钴矿组成，晶粒大小集中在2～4μm之间;BaFe12O19纳米粒子掺杂样品的电导率降低，Seebeck系数增大，总热导率降低。磁化前，x=0.3％ BaFe12O19掺杂样品同时具有高的功率因子和较低的热导率，ZT值最大，850 K时达到1.41，与磁化前纯Ba0.3In0.3Co4Sb12块体材料850 K时ZT值1.28相比，提高了10.4％;磁化后该样品850 K时ZT值仅为1.18，与磁化后纯Ba0.3In0.3Co4Sb12块体材料850 K时ZT值1.11相比，增加了6.3％。
- 作 者：
- 刘刚
- 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：
- 张清杰
- 学位年度：
- 2013
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
