学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

SnO_2基陶瓷半导体热电材料的研究及制备

作　者: 曹恒淇
导　师: 肖汉宁
学　校: 长沙理工大学
专　业: 材料学
关键词: BaSnO3陶瓷 固相烧结 热电性能 掺杂
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 27次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本文对BaSnO3半导体陶瓷材料的制备技术及热电性能进行较系统的研究。首先通过对传统的固相烧结法制备工艺进行了改进和优化,包括引入合适的助烧剂,合理控制烧结温度和时间等。用BaCO3和SnO2作为制备BaSnO3半导体陶瓷的主要成份,生料在1150℃下预烧生成BaSnO3晶相,最后在1350℃烧结制得了具有良好热电性能的BaSnO3陶瓷。测试结果表明,材料相对密度大于理论值的90%,晶粒生长良好,晶粒尺寸在15μm之间,平均粒径约4μm,晶界结构清晰,未见明显的第二相存在。详细考察了Na2CO3、Y2O3作为受主掺杂以及其与MnO2复合掺杂对N型半导化BaSnO3陶瓷热电性能的影响。实验发现,单一的Na2CO3掺杂对BaSnO3陶瓷的热电性能影响极为有限, Y2O3掺杂对提高BaSnO3陶瓷的热电性能有一定影响。而Na2CO3与MnO2、Y2O3与MnO2复合掺杂能更进一步改善BaSnO3陶瓷的热电性能。随MnO2掺杂量的增加,陶瓷材料的热电功率因子有增大的趋势,但浓度过大时,会影响材料的导电性能。合适比例的掺杂可以使BaSnO3半导瓷的热电功率因子达0.46μwm-1K-2,材料的电阻率为0.053Ω·m,改善了BaSnO3陶瓷的热电性能。掺杂微量Sb2O3助烧作用显著,会明显提高材料的致密度,降低材料成瓷温度,增大其掺量,可以使材料在1350℃成瓷。烧结温度对BaSnO3热电陶瓷的性能起着相当重要的作用。随温度的降低,陶瓷的成瓷效果变差,电阻率增大,热电性恶化。随Sb2O3掺杂量的增加,可以降低材料的电阻率,但其掺杂量过高时,材料的seebeck系数也随之降低。掺杂适量的Sb2O3可以使BaSnO3陶瓷的热电功率因子最高达0.44μwm-1K-2。研究显示,在1350℃下烧结,可以获得晶相单一、热电性能较好的BaSnO3半导体陶瓷。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-20
  1.1 热电材料概述  9-10
  1.2 热电效应  10-12
    1.2.1 Seebeck 效应  10
    1.2.2 Peltier 效应  10-11
    1.2.3 Thomson 效应  11-12
  1.3 热电效应的技术应用  12-14
    1.3.1 热电器件的工作原理  12-13
    1.3.2 热电器件的工业应用  13-14
  1.4 热电材料研究现状  14-18
    1.4.1 热电材料的类型、研究现状  14-17
    1.4.2 提高材料热电性能的方法与措施  17-18
  1.5 课题的目的意义与研究内容  18-20
    1.5.1 课题目的  18
    1.5.2 课题内容  18-20
第2章 实验过程  20-26
  2.1 实验原料  20
  2.2 制备N 型半导化BaSnO_3 热电陶瓷的工艺技术  20-21
  2.3 BaSnO_3 热电陶瓷样品的测试  21-26
    2.3.1 X 射线衍射(XRD)分析  21-22
    2.3.2 显微结构分析  22-23
    2.3.3 试样密度的测试  23
    2.3.4 热电性能的测试  23-26
第3章 N 型半导化 BaSnO_3陶瓷热电性能  26-40
  3.1 引言  26-27
  3.2 Na_2C0_3 和Y_20_3 单一掺杂的研究  27-32
    3.2.1 Na_2C0_3掺杂的研究  27-28
    3.2.2 Y_20_3 掺杂的研究  28-32
  3.3 Mn0_2和 Na_2C0_3或Y_20_3复合掺杂的研究  32-39
    3.3.1 Y_20_3与Mn0_2复合掺杂对BaSnO_3陶瓷热电性能的影  32-36
    3.3.2 Na_2C0_3与Mn0_2复合掺杂对材料热电性能的影响  36-39
    3.3.3 Y_20_3 与Mn0_2，Na_2C0_3 与Mn0_2 两种复合掺杂对材料热电性能影对比  39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 烧结工艺和烧结助剂的研究  40-49
  4.1 引言  40
  4.2 不同烧结温度及保温时间对材料性能影响的研究  40-44
    4.2.1 实验方法  40-41
    4.2.2 对材料成瓷效果影响的研究  41
    4.2.3 对材料热电性能的影响的研究  41-44
  4.3 助烧剂Sb_2O_3 掺杂对材料性能影响的研究  44-47
    4.3.1 Sb_2O_3掺杂对BaSnO_3陶瓷助烧作用的研究  44-45
    4.3.2 Sb_2O_3掺杂对BaSnO_3陶瓷电性能的影响  45-47
  4.4 本章小结  47-49
结论  49-50
参考文献  50-54
致谢  54-55
附录攻读硕士期间发表文  55

相似论文

  1. 钛酸盐光催化剂的制备及光催化分解水性能,O643.36
  2. 稀土元素掺杂Ca3Co4O9与Ag复合材料的制备及热电性能,TQ174.1
  3. 静电纺丝法制备TiO2及其光催化行为的研究,O614.411
  4. 掺杂锐钛矿型二氧化钛光催化性能的第一性原理计算,O643.36
  5. 有序多孔TiO2薄膜的制备及其性能研究,TB383.2
  6. 低温快烧结晶釉的制备与性能,TQ174.65
  7. 基于石墨烯的二维复合材料的制备及其初步应用研究,TB332
  8. 纳米级Bi2Te3粉体的制备及其烧结性能研究,TB383.1
  9. 氮掺杂SO42-/TiO2光催化剂的一步沉淀制备及其光催化性能,O643.36
  10. 原水中典型异味物质的光催化降解研究,O643.32
  11. 多形聚膦腈微纳米材料的制备及功能化应用探索,TB383.1
  12. 纳米PbTe高压下热电性能研究,O469
  13. 第二相引入对方钴矿热电性能的影响,TB34
  14. 具有核壳结构的多壁碳纳米管/聚苯胺一维纳米复合材料,TB383.1
  15. 助烧剂对LaCoO_3陶瓷烧结性能及热电性能的影响,TQ174.651
  16. 掺杂含氟β-PbO_2电极的制备及电催化性能研究,X703
  17. CaTiO_3-NdAlO_3微波介质陶瓷的制备与性能研究,TQ174.6
  18. La、Ce掺杂对氧化铁纳米颗粒相变及表面吸附行为的影响,TB383.1
  19. K掺杂SnO_2和V掺杂ZnO稀磁半导体粉末的结构和磁性研究,TB383.1
  20. 电纺氧化锌纳米纤维的制备及其光电流性能研究,TB383.1
  21. 自制改性TiO_2可见光降解亚甲基蓝的研究,X13

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
© 2012 www.xueweilunwen.com