本文關(guān)鍵詞：對(duì)位雙摻鈷酸鈣基熱電材料的制備及性能研究

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【摘要】：Ca_3Co_4O_9基氧化物可在高溫氧化條件下長期工作、無污染、制備簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn),成為近年來備受關(guān)注的氧化物熱電材料之一。但其熱電轉(zhuǎn)換效率較低,通常采用摻雜的方法來改善其熱電性能。本文選用稀土元素Sm和過渡元素Cu對(duì)Ca_3Co_4O_9材料進(jìn)行對(duì)位摻雜,嘗試改善其熱電性能。本文采用檸檬酸溶膠-凝膠法制備了Ca_3Co_4O_9、Ca_(3-x)Sm_xCo_4O_9、Ca_3Co_(4-y)Cu_yO_9及Ca_(3-x) Sm_xCo_(4-y)Cu_yO_9熱電材料試樣,利用XRD、SEM及EDS等測(cè)試方法對(duì)試樣的物相、形貌及元素組成進(jìn)行表征,研究了電阻率(ρ)、Seebeck系數(shù)(S)以及功率因子(PF)隨摻雜元素種類及摻雜比的變化,得到如下結(jié)論:TG-DSC和XRD分析,確定了煅燒溫度為800℃,燒結(jié)溫度為900℃。未摻雜試樣的物相為Ca_3Co_4O_(9+δ)單相,摻雜試樣中摻雜比過高時(shí)會(huì)出現(xiàn)雜相;SEM分析可知,摻雜Sm0.3的試樣晶粒尺寸較小,在1~2μm;摻雜Cu0.3的試樣,層狀明顯,晶粒尺寸也較大,在3~5μm;在Sm0.3的試樣中摻雜Cu0.15發(fā)現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)變得明顯,晶粒尺寸也變大,在2~3μm。試樣中散布著較多的細(xì)小孔隙,使得致密度不高,導(dǎo)致電阻率也高。熱電性能研究表明,功率因子均隨溫度的升高而增大。900K時(shí),未摻雜試樣的最大功率因子為0.155 m W·K-2·m-1;Sm摻雜導(dǎo)致電阻率和Seebeck系數(shù)同時(shí)增大,摻雜試樣在x=0.3達(dá)到最大功率因子為0.153 m W·K-2·m-1;Cu摻雜導(dǎo)致電阻率和Seebeck系數(shù)同時(shí)降低,摻雜試樣在y=0.3時(shí)達(dá)到最大的功率因子為0.166 m W·K-2·m-1。對(duì)位雙摻在x=0.15,y=0.15的最大功率因子為0.164 m W·K-2·m-1。結(jié)果說明適量的Cu摻雜及對(duì)位雙摻都對(duì)Ca_3Co_4O_9+δ熱電性能有一定的改善效果,而摻雜Sm作用不明顯。
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB34

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