熱電材料由于可以實現(xiàn)熱能和電能的直接轉(zhuǎn)換而受到廣泛關注,BiCuSeO是一類新型氧化物熱電材料,由于耐高溫、化學穩(wěn)定性好、低成本和無污染等顯著優(yōu)勢,近年來成為研究的熱點。但是受制于熱電性能,仍難以大規(guī)模應用。本文旨在通過Bi位和Cu位雙摻雜的方法優(yōu)化BiCuSeO熱電性能,取得研究成果如下:(1)采用固相反應法制備了 Ba、Co雙摻雜BiCuSeO材料,并研究了其低溫熱電性能。比起未摻雜的BiCuSeO,摻雜后的樣品的電導率有較大的提升,可以歸因于摻雜使得載流子濃度增大。雖然比起B(yǎng)a單摻的樣品,Ba、Co雙摻的樣品載流子濃度有一定程度的減小,但是載流子遷移率得到了提升,所以仍然具有較大的電導率。此外,相比于Ba單摻的樣品,Ba、Co雙摻雜的樣品保持了較高的塞貝克系數(shù),這得益于材料有效質(zhì)量的提高。Ba、Co雙摻樣品的熱電優(yōu)值相對于Ba單摻的樣品以及未摻雜的BiCuSeO有了極大的提高,Ba0.125Bi0.875Cu0.85C0.15SeO在350K獲得最大熱電優(yōu)值為0.082,是Ba單摻樣品的5倍。(2)采用固相反應法制備了 Ba、Ni雙摻雜BiCuSeO材料,并研究了其中高溫熱電性能。比起未摻雜的BiCuSeO,摻雜樣品的電導率得到極大的提高,這是由于載流子濃度的急劇增加引起的。同時,通過引入磁性離子Ni,提高了自旋熵,使得Ba、Ni雙摻雜的BiCuSeO在具有較大的載流子濃度的同時,也保持了較高的塞貝克系數(shù),使材料具有較高功率因子。此外,由于雙摻雜引入的雙原子點缺陷提高了材料的聲子散射,使雙摻雜的樣品的熱導率降低至0.54 Wm-1K-1。通過協(xié)同優(yōu)化材料的電聲輸運,使BiCuSeO材料的熱電性能顯著提高,其中Bi0.875Ba0.125Cu0.85Ni0.15SeO材料在923 K的熱電優(yōu)值達到0.97。(3)采用不同的工藝方法制備了 Ba、Ni雙摻雜的BiCuSeO,并研究了制備工藝對材料熱電性能的影響。采用手動研磨方法所制備的樣品雖然塞貝克系數(shù)較低,但是電導率遠高于采用球磨方法所制備的同成分的樣品。由于較高的電導率,采用手動研磨方法所制備的樣品在室溫附近具有很高的功率因子,Ba0.875Ba0.125CuSeO在300 K的功率因子接近6 μW cm-1 K-2。而球磨方法所制備的Ba、Ni雙摻雜BiCuSeO的功率因子隨溫度升高而增大,在高溫下具有最高的功率因子,Bi0.875Ba0.125Cu0.15Ni0.15SeO在923 K的功率因子為5.7μWcm-1K-2。
【學位單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB34
【部分圖文】：

這個現(xiàn)象正好與塞貝克效應相反，是塞貝克效應的逆效應，以他的名字命名為帕爾貼效逡逑應。在當時，礙于認知水平，這個現(xiàn)象很難通過金屬的熱電偶來解釋，因為總是伴隨有逡逑焦耳效應，有時候，電流往一個方向的現(xiàn)象比ｙ）外一個方向更加明顯�，F(xiàn)在用圖１．２的逡逑２逡逑

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本文編號：2820187