發(fā)布時間：2018-05-14 03:14

  本文選題：方鈷礦 + 液相壓實　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：方鈷礦熱電材料是綜合性能較好的中溫熱電材料,由于具有較大的載流子遷移率和Seebeck系數,使其具備高ZT值的潛力,但由于晶格熱導率較高,導致ZT值較低,本文主要通過高能球磨納米化、引入石墨烯、液相壓實構建小角晶界等界面調控方式,降低晶格熱導率,從而提高熱電性能。采用XRD、SEM、TEM、激光熱導儀、電導率/塞貝克系數測試系統(tǒng)等方法研究了不同界面調控方式對方鈷礦組織結構和熱電性能的影響規(guī)律,得到如下研究成果:針對退火La0.8Ti0.1Ga0.1Fe3CoSb12方鉆礦,采用高能球磨結合放電等離子體燒結(SPS)制備納米結構塊體材料,與參比樣品相比,退火球磨樣品的電導率基本一致,但塞貝克系數增大,相應功率因子也較高。退火球磨樣品結構納米化增強了對聲子的散射作用,降低了晶格熱導率,623K時晶格熱導率達到最低為0.8Wm-1K-1,較參比樣品降低了 33%。通過高能球磨實現結構的納米化不僅改善了電性能,也有效地降低晶格熱導率,進而提高了熱電性能,退火球磨樣品的熱電優(yōu)值在723K時從0.8提升到1.05。采用PECVD法在p型退火La0.8Ti0.1Ga0.1Fe3CoSb12方鉆礦粉體表面原位組裝石墨烯,制備出p型方鉆礦/石墨烯復合材料,發(fā)現石墨烯的引入對p型La0.8Ti0.1Ga0.1Fe3CoSb12方鉆礦的電導率無明顯影響,但塞貝克系數略有提高。石墨烯的引入明顯降低p型La0.8Ti0.1Ga0.1Fe3CoSb12方鈷礦的晶格熱導率,673K時具有最低值為0.9Wm-1K-1,較參比樣品降低了 25%。石墨烯的引入對電性能稍有改善的同時,明顯降低晶格熱導率,使ZT值在723K時從0.8提高到1.00。采用熔體旋甩結合液相壓實法制備n型CexCo4Sb14.4(x=0.1、0.125、0.15、0.175、0.2)方鈷礦,發(fā)現電導率隨著填充量的增加而增大,Seebeck系數與電導率的變化趨勢相反,填充量為x=0.15的樣品具有最高的PF,約為45.7μWcm-1K-2。熱導率和晶格熱導率均隨著填充量的增加先減小后增大,填充量為x=0.15的樣品具有最低熱導率約為3.08Wm-1K-1。Ce0.15Co4Sb14.4樣品在773K時ZT值最高為1.15。
[Abstract]:The thermoelectric material of galactic cobalt mine is a medium temperature thermoelectric material with good comprehensive properties. Because of its large carrier mobility and Seebeck coefficient, it has the potential of high ZT value. However, due to the high lattice thermal conductivity, the ZT value is lower. In this paper, interface regulation methods such as high energy ball milling nanocrystallization, introduction of graphene and liquid phase compaction to construct small angle grain boundaries are used to reduce lattice thermal conductivity and improve thermoelectric properties. The effects of different interface regulation methods on the microstructure and thermoelectric properties of cobalt ore were studied by means of XRDX SEMMOTEM, laser thermal conductivity meter and conductivity / Seebeck coefficient test system. The results are as follows: for annealed La0.8Ti0.1Ga0.1Fe3CoSb12 square drill, Nanostructured bulk materials were prepared by high energy ball milling combined with discharge plasma sintering (SPS). Compared with the reference samples, the electrical conductivity of the annealed ball-milling samples was basically the same, but the Seebeck coefficient was increased and the corresponding power factor was higher. The nanocrystalline structure of annealed ball-milling samples enhances the scattering of phonons and reduces the lattice thermal conductivity to the lowest 0.8Wm-1K-1 when the lattice thermal conductivity is reduced to 623K, which is 33% lower than that of the reference samples. The nanocrystalline structure achieved by high energy ball milling not only improves the electrical properties, but also reduces the lattice thermal conductivity effectively, and then improves the thermoelectric properties of the annealed ball-milling samples from 0.8 to 1.05 at 723K. Graphene was prepared by in-situ assembly of graphene on the surface of p-type La0.8Ti0.1Ga0.1Fe3CoSb12 square drill powder by PECVD method. It was found that the introduction of graphene had no obvious effect on the conductivity of p-type La0.8Ti0.1Ga0.1Fe3CoSb12 square drill. But Seebeck's coefficient increased slightly. The introduction of graphene can obviously reduce the lattice thermal conductivity of p-type La0.8Ti0.1Ga0.1Fe3CoSb12 galactic cobalt ore with a minimum value of 0.9Wm-1K-1, which is 25% lower than that of the reference sample. With the introduction of graphene, the electrical properties were improved slightly, and the lattice thermal conductivity was obviously decreased, and the ZT value increased from 0.8 to 1.00 at 723K. N type CexCo4Sb14.4 (0.125U 0.125U 0.175U 0.2) cobalt ore was prepared by melt rotation and liquid compaction. It was found that the conductivity increased with the increase of filling amount and the change trend of conductivity was opposite. The sample filled with xc0.15 had the highest PFF (about 45.7 渭 Wcm-1K-2). The thermal conductivity and lattice thermal conductivity decrease firstly and then increase with the increase of filling amount. The lowest thermal conductivity of 3.08Wm-1K-1.Ce0.15Co4Sb14.4 sample is about 1.15 at 773K.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB34

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 衛(wèi)群;劉丹敏;張忻;張久興;路清梅;李佳;;方鈷礦熱電材料的研究進展[J];稀有金屬;2006年04期

2 盧利平;;日開發(fā)出高性能的方鈷礦族熱電轉換材料[J];功能材料信息;2009年03期

3 席麗麗;楊炯;史迅;張文清;陳立東;楊繼輝;;填充方鈷礦熱電材料:從單填到多填[J];中國科學:物理學 力學 天文學;2011年06期

4 魏平;董春壘;趙文俞;張清杰;;納米SiO_2包覆提高填充方鈷礦熱電材料熱穩(wěn)定性[J];無機材料學報;2010年06期

5 ;填充方鈷礦熱電材料的研究進展[J];科學通報;2011年19期

6 吳汀;柏勝強;史迅;陳立東;;高填充量Ba_xEu_yCo_4Sb_(12)方鈷礦熱電性能研究(英文)[J];無機材料學報;2013年02期

7 萬俊霞;趙雪盈;李小亞;季誠昌;陳立東;;退火時間對銪填充式方鈷礦化合物熱電性能的影響[J];硅酸鹽學報;2009年03期

8 丁娟;劉睿恒;顧輝;陳立東;;Yb_yCo_4Sb_(12)/Yb_2O_3熱電復合材料的高溫穩(wěn)定性研究[J];無機材料學報;2014年02期

9 秦丙克;李小雷;李尚升;宿太超;馬紅安;賈曉鵬;;Ba填充方鈷礦化合物的高壓合成及熱電性能[J];無機材料學報;2010年01期

10 艾子萍,劉宏;方鈷礦(NaFe_4P_(12))-聚苯胺復合材料的制備及復合過程的研究[J];復合材料學報;2004年02期

相關會議論文 前10條

1 周麗娜;史迅;陳立東;;p型方鈷礦熱電材料的制備及性能研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

2 李小亞;;填充方鈷礦熱電發(fā)電器件設計集成技術研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

3 唐云山;李小亞;夏緒貴;廖錦城;陳立東;;填充方鈷礦熱電材料熱服役行為研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

4 田永君;;填充型方鈷礦熱電材料的高壓合成[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

5 董洪亮;李小亞;陳立東;夏緒貴;宋君強;江莞;;方鈷礦熱電材料表面保護涂層[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

6 崔洪梅;劉宏;李霞;李紅霞;王繼揚;;方鈷礦納米螺旋的合成與表征[A];中國硅酸鹽學會2003年學術年會論文摘要集[C];2003年

7 魏平;趙文俞;張清杰;余健;周華;;特殊結構填充方鈷礦熱電材料的快速制備和熱電性能[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

8 柏勝強;吳汀;史迅;陳立東;;Ba_xEu_yCo_4Sb_(12)雙原子填充方鈷礦的制備與熱電性能[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 劉睿恒;楊炯;張文清;陳立東;楊繼輝;;Ni摻雜對填充方鈷礦材料價帶結構的影響[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

10 夏緒貴;陳立東;李小亞;黃向陽;;磁控濺射Mo/Si/SiO2封裝薄膜提高方鈷礦材料的穩(wěn)定性[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

相關重要報紙文章 前1條

1 陳丹;新型籠形包合物具有極強熱電性能[N];科技日報;2013年

相關博士學位論文 前10條

1 張茜;CoSb_3基方鈷礦熱電材料的合成及其性能研究[D];燕山大學;2015年

2 劉亞迪;p型方鈷礦熱電材料的高壓合成及性能研究[D];燕山大學;2016年

3 魏平;鋇銦雙原子填充方鈷礦熱電材料的電子結構與電熱輸運性能[D];武漢理工大學;2012年

4 阮中尉;方鈷礦熱電材料的疲勞行為的試驗研究[D];武漢理工大學;2012年

5 余健;填充方鈷礦熱電材料的非平衡制備和結構與熱電性能調控[D];武漢理工大學;2014年

6 段波;碲摻雜方鈷礦基材料熱電性能及力學性能優(yōu)化的研究[D];武漢理工大學;2012年

7 文鵬飛;熱、力載荷對方鈷礦基熱電材料結構與性能的影響[D];武漢理工大學;2013年

8 糜建立;方鈷礦基熱電材料的納米化及熱電性能[D];浙江大學;2008年

9 董翔;新型三氧化鎢基陶瓷的熱電性能研究[D];西南交通大學;2014年

10 祝元虎;改性錳酸鈣陶瓷的制備和熱電性能研究[D];山東大學;2015年

相關碩士學位論文 前10條

1 秦丹丹;方鈷礦的界面調控與熱電性能[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

2 申忠科;方鈷礦系熱電模塊釬焊工藝及機理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 葉向榮;Te-S-x摻雜型方鈷礦材料熱電性能及力學性能研究[D];武漢理工大學;2015年

4 唐云山;釬焊法制備CoSb_3基熱電元器件及性能研究[D];上海交通大學;2014年

5 郭莉杰;p型填充式方鈷礦化合物的制備與熱電性能研究[D];重慶大學;2016年

6 李文娟;納孔方鈷礦熱電材料力學行為的分子動力學研究[D];武漢理工大學;2015年

7 丁世杰;碲硒摻雜方鈷礦高溫力學性能及服役行為研究[D];武漢理工大學;2014年

8 余健;p型鋇銦雙填充方鈷礦材料的制備和熱電性能[D];武漢理工大學;2012年

9 黃立峰;第二相引入對方鈷礦熱電性能的影響[D];武漢理工大學;2010年

10 徐成龍;摻雜方鈷礦基材料熱電性能及力學性能的研究[D];武漢理工大學;2014年

，

本文編號：1886080