学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
n型Sb位掺杂CoSb_3基材料的制备和热电性能
作 者: 段波
导 师: 张清杰;翟鹏程
学 校: 武汉理工大学
专 业: 材料学
关键词: CoSb3 双掺杂 三掺杂 热电性能
分类号: TB34
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 31次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
CoSb3基热电块体材料是一种极具应用前景的中温热电材料,其热电性能的优化与提高是目前国际热电材料科学的前沿课题。在CoSb3化合物中固溶Fe、Ni、Ru、Pd、Te、Sn等元素形成三元及三元以上合金固溶体,是提高热电性能的一种有效方法。目前,Sb位CoSb3固溶体的研究主要集中在单元素固溶形成的三元合金固溶体,固溶元素包括Te、Se、Ge、Sn等,但固溶量较低,对热电性能的改善有限。本文采用固相反应和放电等离子烧结技术制备出Sb位多元素固溶CoSb3化合物,系统研究了Sb位多元素掺杂对材料微观结构和热电输运性能的影响,获得了性能较优的Te单掺杂,Ge、Te双掺杂和Ge、Te、Se三掺杂的CoSb3基热电块体材料。Sb位Te单掺杂Co4Sb12-xTex (x=0.4,0.5,0.6,0.7)化合物的微观结构和热电性能的研究结果表明:相同工艺条件下,随着Te掺杂量增加,试样平均晶粒尺寸增加。载流子浓度,电导率均随Te掺杂量增加而增加,300K时,试样Co4Sb11.3Te0.7获得最大电导率16.29×104Sm-1。在650K到800K范围内,x=0.4~0.6三个试样的功率因子均超过4.0×10-3Wm-1K-2,相对文献报道有较大提高。Te掺杂CoSb3基块体材料的热导率较纯CoSb3有大幅度地降低,热电性能优值ZT随温度升高而增加,试样Co4Sb11.4Te0.6在800K时ZT达到0.95。Sb位Ge、Te双掺杂Co4SbxGe5.9-0.5xTe6.1-0.5x (x=11,10,9,8,7,6)化合物的微观结构和热电性能的研究结果表明:Ge、Te双掺杂大大提高了第四、六副族单元素在方钴矿中的固溶度。晶胞参数随掺杂量增加由9.0252A(x=11)几乎线性地降至8.8995A(x=6)。随掺杂量增加,试样的导电特性由金属导电特性向半导体导电特性转变。所有试样的热导率随温度上升先减小后增大,其中Co4Sb8Ge1.9Te2.1在673K取得最小晶格热导率(1.56Wm-1K-1)。试样Co4Sb11Ge0.4Te0.6取得最大ZT值,在773K时达到0.89。Sb位Ge、Te、Se三掺杂Co4Sb11Ge1-x-yTexSey(x=0.70,0.75,0.80,0.85,y=0;x=0.60,0.65,0.70,0.75,y=0.1)化合物的微观结构和热电性能的研究结果表明:y=0组试样的平均晶粒尺寸随Te掺杂量x增加而增加;y=0.1组试样的晶粒尺寸相对均匀,随Te掺杂量增加,平均晶粒尺寸变化不明显。两组试样的电导率均随着Te掺杂量增加而增加,且增加幅度随Te掺杂量增加而减小。两组试样的热导率均随Te掺杂量的增加而增加,随温度的升高先下降后增加。Se掺杂大大降低了材料总的热导率。相同Ge掺杂量时,y=0.1组试样的热导率较y=0组试样的热导率下降24%-28%(300K)和17%-20%(800K)。试样Co4Sb11Ge0.2Te0.7Se0.1在775K时ZT达到0.99,比试样Co4Sb11Ge0.2Te0.8相同温度时的ZT值提高了16%。
|
全文目录
摘要 4-6 ABSTRACT 6-10 第1章 前言 10-19 1.1 研究背景和意义 10 1.2 热电基础理论 10-13 1.2.1 Seebeck效应 10-11 1.2.2 Peltier效应 11-12 1.2.3 Thomson效应 12 1.2.4 热电效应之间的关系 12-13 1.3 热电性能参数 13-15 1.3.1 Seebeck系数 13-14 1.3.2 电导率 14 1.3.3 热导率 14-15 1.4 热电材料的类型及其研究现状 15 1.5 Skutterudite热电材料 15-18 1.5.1 Skutterudite热电材料的晶体结构 15-16 1.5.2 Skutterudite热电材料的电热输运特性 16-17 1.5.3 提高Skutterudite热电材料性能的途径 17-18 1.6 本论文的研究目的和内容 18-19 第2章 Sb位Te掺杂Co_4Sb_(12-x)Te_x热电材料的制备和热电性能 19-27 2.1 Co_4Sb_(12-x)Te_x热电材料的制备 19 2.2 Co_4Sb_(12-x)Te_x热电材料的物相组成和显微结构 19-21 2.3 Co_4Sb_(12-x)Te_x热电材料的热电性能 21-26 2.3.1 Co_4Sb_(12-x)Te_x热电材料的电性能 21-22 2.3.2 Co_4Sb_(12-x)Te_x热电材料的Seebeck系数 22-23 2.3.3 Co_4Sb_(12-x)Te_x热电材料的热性能 23-25 2.3.4 Co_4Sb_(12-x)Te_x热电材料的ZT值 25-26 2.4 本章小结 26-27 第3章 Sb位Ge、Te掺杂Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的制备和热电性能 27-35 3.1 Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的制备 27 3.2 Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的结构表征 27-29 3.2.1 Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的物相组成 27-28 3.2.2 Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的晶胞参数 28-29 3.3 Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的热电性能 29-34 3.3.1 Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的电性能 29-30 3.3.2 Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的Seebeck系数 30-31 3.3.3 Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的热性能 31-33 3.3.4 Co_4Sb_xGe_(5.9-0.5x)Te_(6.1-0.5x)热电材料的ZT值 33-34 3.5 本章小结 34-35 第4章 Sb位Ge、Te、Se掺杂Co_4Sb_(11)Ge_(1-x-y)Te_xSe_y热电材料的制备和热电性能 35-44 4.1 Co_4Sb_(11)Ge_(1-x-y)Te_xSe_y热电材料的制备 35 4.2 Co_4Sb_(11)Ge_(1-x-y)Te_xSe_y热电材料的物相组成和显微结构 35-38 4.3 Co_4Sb_(11)Ge_(1-x-y)Te_xSe_y热电材料的热电性能 38-42 4.3.1 Co_4Sb_(11)Ge_(1-x-y)Te_xSe_y热电材料的电导率 38-39 4.3.2 Co_4Sb_(11)Ge_(1-x-y)Te_xSe_y热电材料的Seebeck系数 39 4.3.3 Co_4Sb_(11)Ge_(1-x-y)Te_xSe_y热电材料的热性能 39-41 4.3.4 Co_4Sb_(11)Ge_(1-x-y)Te_xSe_y热电材料的ZT值 41-42 4.4 本章小结 42-44 第5章 结论 44-46 参考文献 46-51 作者在攻读硕士期间发表的论文 51 作者在攻读硕士期间参加的科研项目 51-52 致谢 52
|
相似论文
- 稀土元素掺杂Ca3Co4O9与Ag复合材料的制备及热电性能,TQ174.1
- 纳米级Bi2Te3粉体的制备及其烧结性能研究,TB383.1
- 纳米PbTe高压下热电性能研究,O469
- La-Sr-Fe-Mn-O体系化合物及Pr-K-Fe-Mo-O体系化合物的合成及表征,O611.3
- Na或/和Zn掺杂Ca_3Co_4O_9热电性能研究,O482.6
- Ag掺杂和Ag、Cu双掺杂Ca_3Co_4O_9的制备和热电性能研究,TB34
- 掺杂Ca_3Co_4O_9热电氧化物的制备及性能研究,TQ174.1
- 钛酸锶—钴酸钙系复合材料性能的研究,TQ174
- 双掺杂铈基电解质材料的研究,TM911.4
- 双掺杂负载型TiO_2光催化剂处理染料废水的试验研究,X791
- Te基热电材料制备与物性,TB34
- Na填充型和Fe置换型CoSb3方钴矿热电材料的高温高压制备和热电特性研究,TB34
- 中温固体氧化物燃料电池掺杂CeO_2基电解质的制备和性能研究,TM911.4
- 方钴矿基热电材料的热电性能,TB34
- 镁铒铌酸锂晶体生长及光谱特性研究,O782
- Ti基half-Heusler热电化合物的制备及其热电性能研究,TB34
- Bi_2O_3与NaYF_4体系的上转换研究,TN244
- 双掺杂铌酸锂晶体中多重全息图的双色存储技术研究,O438.1
- 金铂双掺杂快恢复二极管特性研究,TN31
- 中温固体氧化物燃料电池的双掺杂钴酸镧基复合阴极材料研究,TM911.4
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
|