收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

钴酸盐热电材料的制备、性能及量子化学计算

邢学玲  
【摘要】:本文对热电效应、与热电参数有关的理论以及其研究进展作了较为详细综述。以具有一维Co-O链的Ca_3Co_2O_6和二维Co-O链的失配层结构Ca_3Co_4O_9钴酸盐氧化物作为研究对象,同时采用实验和理论计算相结合的手段展开研究。 以柠檬酸盐溶胶-凝胶法和常压烧结组合的方式,考虑了粉料合成过程中各种因素的影响,Ca_3Co_2O_6是Ca_3Co_4O_9在一定的煅烧温度下分解后的产物。Ca_3Co_2O_6和Ca_3Co_4O_9的电阻率和Seebeck系数随温度的变化趋势基本一致,都是p型半导体,功率因子都是随着温度的升高而增大,而Ca_3Co_4O_9的功率因子在600℃以后递增幅度突然加大。采用Cu和Sr对两种氧化物的Co位和Ca位原子进行掺杂,发现通过掺杂在一定程度上可以降低材料的电阻率,但(Ca_(1-x)Sr_x)_3Co_2O_6的Seebeck系数变化较小,Ca_3(Co_(1-x)Cu_x)_2O_6(x=0.1)的则在温度为100-500℃有明显改善。Ca_3Co_4O_9基氧化物的电阻率和Seebeck系数都随着温度的升高而升高,但是电阻率比未掺杂前还是降低的,其Seebeck系数则变化不大。 Ca_3Co_2O_6体系选用基于密度泛函和赝势理论的量子化学软件包CASTEP进行计算。从能带结构图中可以看出材料为p型窄带半导体,总态密度的价带和导带主要是由Co原子和O原子作贡献,说明Ca_3Co_2O_6的导电能力主要是沿着c轴方向的Co-O链引起的,另外对价带顶和导带底在主轴方向有效质量的计算也证实了这一观点;在Ca_(1.5)Sr_(1.5)Co_2O_6的掺杂体系中Ca和Sr几乎没有贡献,而Co1-Co2之间的相互作用则减弱;用Cu取代处于八面体位置的Co1,该模型的组成为Ca_3Co_(1.5)Cu_(0.5)O_6,能带结构图中出现受主杂质能级,带隙变窄,在态密度图中可以看出,Cu替换Co1后,对费米能级附近的导带贡献较大,而Cu与Co2之间的反键作用加强。 Ca_3Co_4O_9体系的计算是采用离散变分法对其电子结构、化学键和电荷分布等进行计算。Ca_3Co_4O_9氧化物属于p型窄带半导体,Co原子和O原子对费米能级附近的价带和导带作贡献较大,Ca_3Co_4O_9的键性具有很强的各向异性,在垂直于c轴方向上有利于降低材料的电阻率。Ca_(11)SrCo_(14)O_(42)模型中原子的离子键性减弱,Co和O原子对价带和导带的贡献有所变化。Cu原子分别替换了Ca_2CoO_3层和CoO_2层中Co位原子,对于前者,由于Cu原子的引入,层中原子的键性和


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵新兵,朱铁军,李伟文,邬震泰;含稀土硅化铁热电材料的电学性能初探[J];稀有金属材料与工程;2003年05期
2 张飞鹏;张忻;路清梅;张久兴;;Ca(Na)-Co-O基热电氧化物研究进展[J];功能材料;2007年09期
3 崔卫民;韩卫宁;苏金瑞;吴山;;不同环境下烧结的Ca_3Co_4O_9的热电性能[J];材料导报;2010年S2期
4 朱铁军,赵新兵;β-FeSi_2热电材料的性能优化及测试方法[J];材料科学与工程;1999年04期
5 吴东;赵昆渝;李智东;葛振华;邹平;;Ca_3Co_4O_9基热电材料的研究进展[J];材料开发与应用;2009年01期
6 厉英;马北越;王臻明;姜茂发;;Na_(1.4)Co_2O_4基热电材料的溶胶-凝胶法制备及表征[J];金属学报;2011年01期
7 刘晓宇;魏长平;于敏娜;李波;;Ca_(2-x)Sm_xCo_2O_5热电材料的制备及性能[J];硅酸盐学报;2011年06期
8 邢学玲;闵新民;张文芹;;钴酸盐类氧化物热电材料的研究进展[J];材料导报;2006年02期
9 陈袁魁;张志伟;陈川;;Ca_3Co_4O_9热电材料及其Ca位掺杂改性[J];中国材料进展;2009年Z1期
10 闵新民,安继明,南策文;稀土—铱—锑合金热电材料的结构与量子化学计算研究[J];计算物理;2000年Z1期
11 刘晓虎,赵新兵,倪华良,陈海燕;快速凝固和热压高锰硅的微观结构和热电性能[J];功能材料与器件学报;2004年02期
12 况学成;郝恩奇;;热电材料及其研究现状[J];中国陶瓷工业;2008年05期
13 许洁;魏长平;贾坤;;Ca_(2.7)Sr_(0.3)Co_4O_9 和 Ca_(0.95)Sm_(0.05)MnO_3 热电材料的性能及器件(英文)[J];硅酸盐学报;2010年06期
14 葛庆艳;任攀;李兴;徐桂英;;P型(Bi_(0.5)Sb_(0.5))_2(Te_(1-y)Se_y)_3(y=0.02~0.03)的热电性能[J];稀有金属材料与工程;2011年S1期
15 蔡克峰,南策文,闵新民;碳化硼热电材料研究进展[J];材料导报;1998年01期
16 贺香荣;张爱霞;蔡克峰;;Ag_xPb_mSbSe_(m+2)纳米一微米复合热电材料的制备及其性能[J];稀有金属材料与工程;2007年S2期
17 姜广宇;徐绩;赵波;蔚翠;朱铁军;赵新兵;;悬浮熔炼制备Half-Heusler合金Zr_(1-x)Ti_xNiSn_(0.975)Sb_(0.025)及其热电性能[J];稀有金属材料与工程;2009年10期
18 唐兆官;赵新兵;朱铁军;曹高劭;;Ag-Bi-Sb-Te四元合金的热电性能[J];功能材料;2007年02期
19 况学成;郝恩奇;;Ca_3Co_2O_6系热电材料的制备及其性能研究[J];陶瓷学报;2009年03期
20 郭磊;姬广斌;;低维Bi_2Te_3基热电材料的研究进展[J];材料导报;2009年21期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;热电材料及其应用[A];2009中国材料研讨会会议程序和论文摘要集[C];2009年
2 李根;杨君友;张建生;张晖;冯双龙;刘铭;彭江英;;成形工艺条件对In4Se3系热电材料的微观结构和热电性能的影响[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
3 ;论文展示 十九、热电材料[A];第十四届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2006年
4 宋春梅;高钦翔;黄荣进;许雯;龚领会;李来风;;Pb对Bi-Sb基纳米热电材料低温性能影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
5 万春磊;潘伟;齐龙浩;;新型热电材料NaCo_2O_4的制备及研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
6 刘鑫鑫;沈俊杰;朱铁军;杨胜辉;赵新兵;;La掺杂Bi-Sr-Co-O层状氧化物的热电性能[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
7 刘灰礼;史迅;陈立东;;CuInSe_2新型类金刚石结构化合物的热电性能研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 刘果;路清梅;张忻;张久兴;;高锰硅材料的原位反应合成及热电性能[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
9 肖忠良;曹忠;吴道新;李宇春;尹周澜;陈启元;;Zn_4Sb_3的热电性能的理论计算[A];2006年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2006年
10 徐桂英;;具有量子效应的多空硅片的热电性能[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邢学玲;钴酸盐热电材料的制备、性能及量子化学计算[D];武汉理工大学;2006年
2 宿太超;高性能热电材料的高温高压合成研究[D];吉林大学;2009年
3 鄢永高;AgPb_mSbTe_(2+m)类化合物的制备与热电性能[D];武汉理工大学;2007年
4 褚颖;纳米方钴矿化合物的化学合成及其热电性能研究[D];武汉理工大学;2007年
5 邓书康;p型Ge基I-型笼合物的制备、结构及热电性能[D];武汉理工大学;2008年
6 刘桃香;双原子复合填充Skutterudite化合物的制备与热电性能[D];武汉理工大学;2008年
7 厉英;NaCo_2O_4基热电材料的制备及性能研究[D];东北大学;2006年
8 刘科高;MA-SPS制备CoSb_3和RE_xCo_4Sb_(12)的热电性能及其机理研究[D];北京工业大学;2004年
9 王洪超;钙钛矿氧化物热电性能的研究[D];山东大学;2011年
10 陈海燕;β-FeSi_2基热电材料的微观结构和性能优化[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 管宏伟;NaCo_2O_4热电材料的掺杂及性能研究[D];长春理工大学;2007年
2 周华;非平衡结构填充方钴矿基热电材料的制备和热电性能[D];武汉理工大学;2011年
3 陈升礼;Ca_3Co_2O_6热电材料的合成,结构和性能研究[D];武汉理工大学;2002年
4 龙海山;P型Mg-Si基热电材料的合成与性质研究[D];武汉理工大学;2004年
5 肖睿娟;Ca-Co-O体系热电材料的量子化学计算[D];武汉理工大学;2004年
6 冯建林;热电材料Ca_3Co_4O_9的制备及掺杂性能研究[D];长春理工大学;2008年
7 余柏林;CoSb_3纳米热电材料的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2004年
8 何莉;导电聚苯胺的合成及其热电性能[D];武汉理工大学;2003年
9 王晓琳;高性能Bi_2Te_3基热电合金制备与性能研究[D];武汉理工大学;2006年
10 南军;Ca_3Co_4O_9基材料的合成,结构和热电性能研究[D];武汉理工大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 田红 记者 胥茜;论文无创新 一票能否决[N];中国教育报;2005年
2 记者 程墨 通讯员 黎江东;武汉理工大学:每年500万元奖励研究生创新[N];中国教育报;2005年
3 王握文周珞晶 吴丹;11篇全国优秀博士学位论文的启示[N];科技日报;2008年
4 记者 欧阳春艳;全国百篇优秀博士学位论文评选揭晓[N];长江日报;2005年
5 记者 夏斐 通讯员 黎江东 罗益群;武汉理工大学重奖一批研究生及导师[N];光明日报;2005年
6 本报特约通讯员  汤宏;播撒创新的种子[N];解放军报;2006年
7 学位办;研究生院奖励优秀博士学位论文[N];中国社会科学院院报;2008年
8 徐宜军;哈工大博士学位论文实行匿名评议制度[N];新华每日电讯;2005年
9 周玲玲;2007年全国优秀博士学位论文评选结果公布[N];中国教育报;2007年
10 王曼;充分利用院图书馆特色文献信息资源[N];中国社会科学院院报;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978