采用固相反應法在制備溫度923 K,保溫時間約30 min的條件下,快速合成了銅摻雜方鈷礦Cu_xCo₄Sb₁₂（x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9）,對樣品進行了物相結構（XRD）、微觀結構和不同溫度條件下的熱電性質測試分析。結果表明,所制備的樣品Cu_xCo₄Sb₁₂在0≤x≤0.7的范圍內均為單相的方鈷礦結構,樣品含有許多微氣孔,晶粒細小,平均直徑在微納米級。當測試溫度為696 K時,樣品Cu_0.1Co₄Sb₁₂獲得最低電阻率為48.71μΩ·m。在測試溫度為462 K時,樣品Cu_0.3Co₄Sb₁₂獲得最大Seebeck系數(shù)為233.14μV/K。樣品Cu_0.1Co₄Sb₁₂在測試溫度為578 K時,獲得最大的ZT值為0.24。

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圖1 樣品CuxCo4Sb12的XRD譜

圖2(a)為樣品Cu0.3Co4Sb12經過細砂紙打磨拋光后的背散射照片,圖2(b)為根據(jù)XRD譜和謝樂公式計算得到的晶格常數(shù)與摻雜量之間的關系,由于摻雜量x=0.9時樣品出現(xiàn)了銅的雜質峰,因此晶格常數(shù)僅計算到x=0.7。從圖2(a)可以看出,樣品顯微襯度比較均勻,由于樣品具有復....

圖2 樣品Cu0.3Co4Sb12的背散射照片和銅摻雜方鈷礦的晶格常數(shù)

圖1樣品CuxCo4Sb12的XRD譜圖3是樣品CuxCo4Sb12的斷面微觀形貌。從圖3可以看出樣品在固相反應制備過程中產生了許多微氣孔和復雜的晶界,微氣孔的平均直徑約10μm。樣品復雜的微氣孔結構,可以阻滯傳熱效應,從而降低材料的總體熱導率。樣品CuxCo4Sb12的晶粒....

圖3 固相反應法制備CuxCo4Sb12的SEM照片

式中,ρ為電阻率,n為載流子濃度,e為電子電量,μ為載流子遷移率。銅元素摻雜方鈷礦顯著增大了載流子的濃度,從而導致電阻率顯著降低。測試溫度的升高,導致樣品內部載流子受激發(fā)增大了載流子遷移率,從而使樣品的電阻率隨測試溫度的升高而減小。當測試溫度為696K時,樣品Cu0.1Co4S....

圖4 樣品CuxCo4Sb12的電阻率與溫度關系

圖3固相反應法制備CuxCo4Sb12的SEM照片圖5樣品CuxCo4Sb12的Seebeck系數(shù)與溫度關系

本文編號：4025320