收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

CoSb_3基方钴矿热电材料的可控制备及性能研究

张蕊  
【摘要】:最近,人们对于“绿色”能源的需求引起了大家对热电材料的重新审视,热电材料作为一种新的清洁型能源材料,可以利用塞贝克效应直接将热能转换为电能,也可以利用帕尔帖效应进行局部致冷。材料的热电性能是通过无量纲的ZT值来衡量的,ZT=S~2σT/k,其中,S表示塞贝克系数,σ表示电导率,k表示热导率(包括晶格热导率和载流子热导率),T表示绝对温度。热电材料虽然已经被研究了几十年,但其相对较低的能量转换效率一直是制约它商业化发展的一个重要因素。目前已经被商业化应用的热电材料的能量转换效率仅有10%左右,与传统的化石能源利用率相比有一定的差距,因此,如何提高热电材料的能量转换效率已经成为世界各国研究人员的奋斗目标。方钴矿热电材料因具有优异的电输运性能、机械性能以及原材料无毒无污染且地壳含量丰富等优点而被公认为最具有应用前景的中温热电材料。本文采用熔融-退火-高能球磨结合直流快速热压烧结的技术首先制备出了Ga填充的CoSb_3基方钴矿Ga_xCo_4Sb_(12.3)材料。实验发现Ga原子能够在高温时填充进方钴矿的二十面体本征晶格空洞,随着温度的降低,部分Ga原子流出晶格空洞并以GaSb第二相的形式随机均匀地分散在基体材料的晶界和晶面上,实现原位内生第二相,GaSb第二相的存在能够有效地散射传热声子和低能电子并降低材料的热导率。在此基础之上,实验发现通过引入Te原子在显著提高基体材料载流子浓度的同时,还可以抑制Ga_xCo_4Sb_(12.3)材料在600 K时的双极效应,从而改善样品在整个测试温度范围内的热电性能。Ga_(0.2)Co_4Sb_(11.3)Te样品的室温热导率为3.35 Wm~(-1)K~(-1),比Ga_(0.2)Co_4Sb_(12.3)样品降低了20%;Ga_(0.2)Co_4Sb_(11.3)Te样品的室温电导率由Ga_(0.2)Co_4Sb_(12.3)样品的286.68 S cm~(-1)提升至1281.65 S cm~(-1)。得益于电导率的大幅度提高和热导率的降低,最高ZT值从Ga_(0.2)Co_4Sb_(12.3)样品的0.56提升至Ga_(0.2)Co_4Sb_(11.3)Te样品的1.48,该结果是目前单元素填充方钴矿热电材料的最大值,这对提高方钴矿热电材料的能量转换效率是非常有意义的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 宋新莉;杨君友;张同俊;彭江英;朱文;;填充方钴矿类热电材料的研究进展[J];材料导报;2004年06期
2 李丽霞,刘宏,王继扬,徐丽,黄佶,李志峰;掺镧方钴矿型晶体的拉曼光谱测定[J];光散射学报;2002年03期
3 高文圣;雷鹰;李雨;万润东;马雷强;郑睿;;微波快速合成碲掺杂方钴矿及其性能研究[J];金属功能材料;2019年01期
4 卢利平;;日开发出高性能的方钴矿族热电转换材料[J];功能材料信息;2009年03期
5 吴汀;柏胜强;史迅;陈立东;;高填充量Ba_xEu_yCo_4Sb_(12)方钴矿热电性能研究(英文)[J];无机材料学报;2013年02期
6 徐国栋;陈哲;;提高热电材料优值的方法研究(英文)[J];南昌工程学院学报;2013年01期
7 苏贤礼;唐新峰;李涵;邓书康;;Ga填充n型方钴矿化合物的结构及热电性能[J];物理学报;2008年10期
8 包鑫;柏胜强;吴子华;吴汀;顾明;谢华清;;CoSb_3基方钴矿热电材料保护涂层研究进展[J];材料导报;2019年05期
9 姜一平;贾晓鹏;马红安;邓乐;郑世钊;;压力对稀土元素Sm填充方钴矿化合物热电性能的影响[J];北华大学学报(自然科学版);2011年05期
10 王焜;唐新峰;张清杰;;稀土元素Ce填充p型方钴矿化合物的热电性能[J];半导体学报;2006年06期
11 ;填充方钴矿热电材料的研究进展[J];科学通报;2011年19期
12 周龙;李涵;苏贤礼;唐新峰;;In掺杂对n型方钴矿化合物的微结构及热电性能的影响规律[J];物理学报;2010年10期
13 邱工;方钴矿化合物电热材料[J];稀土信息;1997年01期
14 周华;;低温合成保温时间对钡铟双填充方钴矿快速制备的影响[J];中国粉体工业;2011年05期
15 郝丽杰;马小柏;刘荣灯;刘中孝;刘蕴韬;陈东风;;重电子物质PrFe_4P_(12)的钴掺杂效应研究[J];中国原子能科学研究院年报;2013年00期
16 张建中,王凤跃,伍绍中;温差电材料研究的新动向[J];电源技术;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周丽娜;史迅;陈立东;;p型方钴矿热电材料的制备及性能研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
2 李小亚;;填充方钴矿热电发电器件设计集成技术研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
3 唐云山;李小亚;夏绪贵;廖锦城;陈立东;;填充方钴矿热电材料热服役行为研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
4 崔洪梅;刘宏;李霞;李红霞;王继扬;;方钴矿纳米螺旋的合成与表征[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
5 田永君;;填充型方钴矿热电材料的高压合成[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
6 董洪亮;李小亚;陈立东;夏绪贵;宋君强;江莞;;方钴矿热电材料表面保护涂层[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
7 魏平;赵文俞;张清杰;余健;周华;;特殊结构填充方钴矿热电材料的快速制备和热电性能[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 刘睿恒;杨炯;张文清;陈立东;杨继辉;;Ni掺杂对填充方钴矿材料价带结构的影响[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
9 柏胜强;吴汀;史迅;陈立东;;Ba_xEu_yCo_4Sb_(12)双原子填充方钴矿的制备与热电性能[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
10 夏绪贵;陈立东;李小亚;黄向阳;;磁控溅射Mo/Si/SiO2封装薄膜提高方钴矿材料的稳定性[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孟宪福;填充方钴矿位错阵列构建与热电性能[D];哈尔滨工业大学;2018年
2 万舜;负电性元素填充方钴矿材料的制备和性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2018年
3 刘亚迪;p型方钴矿热电材料的高压合成及性能研究[D];燕山大学;2016年
4 糜建立;方钴矿基热电材料的纳米化及热电性能[D];浙江大学;2008年
5 段波;碲掺杂方钴矿基材料热电性能及力学性能优化的研究[D];武汉理工大学;2012年
6 魏平;钡铟双原子填充方钴矿热电材料的电子结构与电热输运性能[D];武汉理工大学;2012年
7 余健;填充方钴矿热电材料的非平衡制备和结构与热电性能调控[D];武汉理工大学;2014年
8 李燊;压力对CoSb_3体系热电性质作用机制的理论研究[D];吉林大学;2012年
9 付钰豪;无机功能材料电子—声子及声子—声子耦合的计算机模拟研究[D];吉林大学;2017年
10 张茜;CoSb_3基方钴矿热电材料的合成及其性能研究[D];燕山大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张蕊;CoSb_3基方钴矿热电材料的可控制备及性能研究[D];电子科技大学;2019年
2 李小波;p型方钴矿热电材料及接头的组织结构与性能[D];哈尔滨工业大学;2018年
3 张涛鹏;方钴矿的组织细化与热电性能[D];哈尔滨工业大学;2018年
4 卢清爽;聚苯胺基热电材料的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
5 刘姿;锑缺位方钴矿CoSb_3材料热导率及力学性能的分子动力学研究[D];武汉理工大学;2017年
6 陈帆;扫描激光熔融制备方钴矿热电材料[D];中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所);2018年
7 李文娟;纳孔方钴矿热电材料力学行为的分子动力学研究[D];武汉理工大学;2015年
8 谢作星;方钴矿热电化合物X射线吸收精细结构模拟计算[D];武汉理工大学;2014年
9 丁世杰;碲硒掺杂方钴矿高温力学性能及服役行为研究[D];武汉理工大学;2014年
10 徐成龙;掺杂方钴矿基材料热电性能及力学性能的研究[D];武汉理工大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 王春;高性能热电材料研发获得重大进展[N];科技日报;2014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