固相反應(yīng)溫度對(duì)銅碲摻雜方鈷礦電學(xué)性質(zhì)的影響
發(fā)布時(shí)間：2021-03-24 07:54
采用固相反應(yīng)法在制備溫度763～923 K、保溫時(shí)間～30 min的條件下,快速合成了方鈷礦型多晶體化合物CuxCo4Sb11.7Te0.3（0≤x≤0.4）。采用X射線衍射儀（XRD）測試分析了樣品的相組成,通過掃面電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)測試,并研究了不同樣品在室溫附近的電學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明:所制備的樣品均為單相的方鈷礦結(jié)構(gòu),樣品內(nèi)部含有許多微孔,樣品的晶粒直徑在納米級(jí)。隨著制備溫度的升高樣品的Seebeck系數(shù)絕對(duì)值增大,而其電阻率降低導(dǎo)致功率因子隨制備溫度的升高而顯著增大。當(dāng)制備溫度773 K時(shí)樣品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3在室溫附近獲得最大絕對(duì)值的Seebeck系數(shù)172.16μV/K,當(dāng)制備溫度923 K,樣品Cu0.1Co4Sb11.7Te0.3在室溫附近獲得最低電阻率2.07 mΩ·cm,并在此...
【文章來源】：云南化工. 2020,47(08)
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
樣品CuxCo4Sb11.7Te0.3的X射線衍射圖譜
圖2是固相反應(yīng)燒結(jié)溫度893 K保溫時(shí)間30min時(shí)，樣品Cu0.3Co4Sb11.7Te0.3的內(nèi)部斷面微觀形貌。從放大倍數(shù)較小的圖2(a)看出，樣品內(nèi)部均勻含有許多微孔，微氣孔的平均直徑在10μm以下。從微米尺度范圍的掃描電子顯微照片圖2(b)看出，銅碲共摻雜方鈷礦的樣品由大量顆粒狀無序排列堆積的晶粒組成。所有晶粒尺寸較小，大部分處于500納米以下，晶粒間存在許多納米級(jí)的微氣孔。均勻細(xì)小的氣孔結(jié)構(gòu)和細(xì)化納米晶體結(jié)構(gòu)，有助于降低銅填充碲置換方鈷礦的熱導(dǎo)率從而優(yōu)化其熱電性質(zhì)[11,12]。2.2 不同制備溫度下樣品CuxCo4Sb11.7Te0.3的電學(xué)性質(zhì)分析
固相反應(yīng)法在不同溫度下所制備的樣品CuxCo4Sb11.7Te0.3Seebeck系數(shù)與制備溫度的依賴關(guān)系如圖3所示。從圖3中看出，樣品的Seebeck系數(shù)為負(fù)值，表明所合成的樣品載流子類型為電子。隨著制備溫度的增大，不同摻雜量的樣品Seebeck系數(shù)絕對(duì)值呈現(xiàn)增大的趨勢，這是由于制備溫度是固相反應(yīng)進(jìn)行的主要驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)制備溫度較高時(shí)有利于反應(yīng)的快速進(jìn)行，從而制備出銅碲摻雜進(jìn)入晶格結(jié)構(gòu)而非聚集在晶界的方鈷礦熱電材料。同一制備溫度，除樣品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3之外，其它樣品隨著Cu元素填充含量的增大，Seebeck系數(shù)絕對(duì)值也有增大的趨勢。在制備溫度773 K時(shí)的樣品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3在室溫下測的Seebeck系數(shù)獲得的絕對(duì)值最大為172.16μV/K。圖4為不同制備溫度下樣品CuxCo4Sb11.7Te0.3的電阻率隨制備溫度的變化趨勢。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固相反應(yīng)法快速制備納米結(jié)構(gòu)CoSb3及其熱電性能（英文）[J]. 秦丙克,籍永華,白志玲,黃潤,張金柱. 稀有金屬材料與工程. 2019(10)
[2]SPS燒結(jié)工藝對(duì)填充方鈷礦熱電性能的影響[J]. 周振興,陸曉芳,王連軍,顧士甲. 中國材料進(jìn)展. 2019(06)
[3]SnTe熱電材料的制備與性能[J]. 禹勁秋,袁國才,李艷紅,羅德福,張勤勇. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2019(04)
[4]微波快速合成碲摻雜方鈷礦及其性能研究[J]. 高文圣,雷鷹,李雨,萬潤東,馬雷強(qiáng),鄭睿. 金屬功能材料. 2019(01)
[5]Bi2O3對(duì)CaMnO3熱電材料微觀結(jié)構(gòu)和高溫電性能的影響研究[J]. 李翠芹,陳前林,江曉霞,肖姝,陳陽. 中國陶瓷. 2018(12)
[6]Yb填充下Ni與Te替代對(duì)CoSb3熱電性能的影響[J]. 王曉軍,王文杰. 金屬功能材料. 2018(05)
[7]n型填充方鈷礦熱電材料的快速制備研究（英文）[J]. 姚錚,仇鵬飛,李小亞,陳立東. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2016(12)
本文編號(hào)：3097366
【文章來源】：云南化工. 2020,47(08)
【文章頁數(shù)】：3 頁
【部分圖文】：
樣品CuxCo4Sb11.7Te0.3的X射線衍射圖譜
圖2是固相反應(yīng)燒結(jié)溫度893 K保溫時(shí)間30min時(shí)，樣品Cu0.3Co4Sb11.7Te0.3的內(nèi)部斷面微觀形貌。從放大倍數(shù)較小的圖2(a)看出，樣品內(nèi)部均勻含有許多微孔，微氣孔的平均直徑在10μm以下。從微米尺度范圍的掃描電子顯微照片圖2(b)看出，銅碲共摻雜方鈷礦的樣品由大量顆粒狀無序排列堆積的晶粒組成。所有晶粒尺寸較小，大部分處于500納米以下，晶粒間存在許多納米級(jí)的微氣孔。均勻細(xì)小的氣孔結(jié)構(gòu)和細(xì)化納米晶體結(jié)構(gòu)，有助于降低銅填充碲置換方鈷礦的熱導(dǎo)率從而優(yōu)化其熱電性質(zhì)[11,12]。2.2 不同制備溫度下樣品CuxCo4Sb11.7Te0.3的電學(xué)性質(zhì)分析
固相反應(yīng)法在不同溫度下所制備的樣品CuxCo4Sb11.7Te0.3Seebeck系數(shù)與制備溫度的依賴關(guān)系如圖3所示。從圖3中看出，樣品的Seebeck系數(shù)為負(fù)值，表明所合成的樣品載流子類型為電子。隨著制備溫度的增大，不同摻雜量的樣品Seebeck系數(shù)絕對(duì)值呈現(xiàn)增大的趨勢，這是由于制備溫度是固相反應(yīng)進(jìn)行的主要驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)制備溫度較高時(shí)有利于反應(yīng)的快速進(jìn)行，從而制備出銅碲摻雜進(jìn)入晶格結(jié)構(gòu)而非聚集在晶界的方鈷礦熱電材料。同一制備溫度，除樣品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3之外，其它樣品隨著Cu元素填充含量的增大，Seebeck系數(shù)絕對(duì)值也有增大的趨勢。在制備溫度773 K時(shí)的樣品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3在室溫下測的Seebeck系數(shù)獲得的絕對(duì)值最大為172.16μV/K。圖4為不同制備溫度下樣品CuxCo4Sb11.7Te0.3的電阻率隨制備溫度的變化趨勢。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固相反應(yīng)法快速制備納米結(jié)構(gòu)CoSb3及其熱電性能（英文）[J]. 秦丙克,籍永華,白志玲,黃潤,張金柱. 稀有金屬材料與工程. 2019(10)
[2]SPS燒結(jié)工藝對(duì)填充方鈷礦熱電性能的影響[J]. 周振興,陸曉芳,王連軍,顧士甲. 中國材料進(jìn)展. 2019(06)
[3]SnTe熱電材料的制備與性能[J]. 禹勁秋,袁國才,李艷紅,羅德福,張勤勇. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2019(04)
[4]微波快速合成碲摻雜方鈷礦及其性能研究[J]. 高文圣,雷鷹,李雨,萬潤東,馬雷強(qiáng),鄭睿. 金屬功能材料. 2019(01)
[5]Bi2O3對(duì)CaMnO3熱電材料微觀結(jié)構(gòu)和高溫電性能的影響研究[J]. 李翠芹,陳前林,江曉霞,肖姝,陳陽. 中國陶瓷. 2018(12)
[6]Yb填充下Ni與Te替代對(duì)CoSb3熱電性能的影響[J]. 王曉軍,王文杰. 金屬功能材料. 2018(05)
[7]n型填充方鈷礦熱電材料的快速制備研究（英文）[J]. 姚錚,仇鵬飛,李小亞,陳立東. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2016(12)
本文編號(hào)：3097366
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