本文選題：氧化物 + 簡并�。� 參考：《內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,隨著工業(yè)化的快速發(fā)展,能源危機(jī)、環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)峻,如何高效清潔的使用能源逐步得到了人們廣泛的關(guān)注。熱電材料作為一種很有潛力的新型清潔能源轉(zhuǎn)換材料,能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能,且具有無運(yùn)動(dòng)部件、安全可靠、不排放燃燒污染物等優(yōu)點(diǎn)。在n型氧化物熱電材料中,鈦酸鍶(SrTiO_3)是被認(rèn)為最具有應(yīng)用潛力的熱電材料,但目前鈦酸鍶基氧化物熱電材料的熱電性能還較低,不足以達(dá)到應(yīng)用水平,因此針對鈦酸鍶基氧化物熱電材料熱電性能提高的研究成為了國內(nèi)研究的熱點(diǎn)。本論文中主要以環(huán)境友好型鈦酸鍶基氧化物熱電材料作為主要研究對象,計(jì)算了摻雜對能帶結(jié)構(gòu)和電子能態(tài)密度的影響,研究了不同燒結(jié)工藝和摻雜濃度對其熱電傳輸性能的影響,進(jìn)一步完善了熱電體系。具體研究成果如下:1)通過第一性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn),Nb摻雜濃度越大,體系形成能越大,因而摻雜也越困難,可以通過調(diào)整Nb和La摻雜比例來有效的降低摻雜難度。通過對能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度分析發(fā)現(xiàn),摻雜后Nb的SrTiO_3體系費(fèi)米能級(jí)進(jìn)入了導(dǎo)帶,摻雜體系變?yōu)楹啿雽?dǎo)體,提高了電導(dǎo)率。2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:水熱法制備的鈮鑭共摻鈦酸鍶粉體為納米粉體,通過SEM和TEM分析發(fā)現(xiàn)粉體顆粒為片狀,平均粒徑為15~25 nm。3)經(jīng)過對熱壓燒結(jié)法制備SrTiO_3陶瓷工藝的探索發(fā)現(xiàn),在燒結(jié)時(shí)間為2 h,燒結(jié)壓力為25 MPa,燒結(jié)溫度為1300℃的條件下能夠獲得較高的熱電性能。4)研究通過熱壓燒結(jié)法制備的鈮鑭雙摻SrTiO_3陶瓷時(shí)發(fā)現(xiàn),在所有樣品中La10Nb10樣品具有高的功率因子,在560 K時(shí)達(dá)到1.3 mWm-1K-2。La10Nb20樣品由于其具有非常低的熱導(dǎo)率,在1050 K時(shí)低至1.9 Wm-1 K-1,因而得到最高的ZT值0.3。5)對比不同燒結(jié)法制備鈦酸鍶陶瓷的熱電輸運(yùn)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)冷壓埋燒法制備的SrTiO_3陶瓷得到了較高的ZT值,其中的La10Nb10樣品在1050 K時(shí)達(dá)到0.6,這是目前SrTiO_3塊材中的最高值;熱壓燒結(jié)法制備的SrTiO_3陶瓷ZT值并不高,都低于冷壓埋燒法;冷壓埋燒法制備的SrTiO_3陶瓷晶粒比熱壓燒結(jié)法的小,有利于降低熱導(dǎo)率。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of industrialization, energy crisis, environmental pollution and other problems increasingly severe, how to use energy efficient and clean has been gradually paid attention to. As a new type of clean energy conversion material, thermoelectric materials can convert heat energy directly into electric energy, and it has no moving parts, safe and safe. In the n oxide thermoelectric materials, strontium titanate (SrTiO_3) is considered as the most potential thermoelectric material, but at present, the thermoelectric properties of the strontium titanate oxide thermoelectric materials are still low, and the thermoelectric properties of the strontium titanate oxide thermoelectric materials are improved. In this paper, the research focuses on the environment friendly strontium titanate oxide thermoelectric materials as the main research object. The influence of doping on the band structure and the electron state density is calculated. The effects of different sintering processes and doping concentration on the thermoelectric transmission properties are studied, and the thermoelectric system is further perfected. The specific research results are as follows: 1) through the first principle calculation, it is found that the larger the Nb doping concentration is, the greater the formation energy is, the more difficult the doping is, the more difficult it is to reduce the doping degree by adjusting the proportion of Nb and La doping. By analyzing the band structure and the density of States, the Fermi level of the SrTiO_3 system after doping Nb is entered into the guide band. The doping system becomes degenerate semiconductor and improves the conductivity.2. The experimental results show that the lanthanum lanthanum Co doped strontium titanate powder prepared by hydrothermal method is nanometer powder. Through SEM and TEM analysis, the powder particles are flake and the average particle size is 15~25 nm.3). The discovery of the preparation of SrTiO_3 ceramics by hot pressing sintering method is found to be 2 h in the sintering time. When the sintering pressure is 25 MPa and the sintering temperature is 1300 C, the high thermoelectric performance.4 can be obtained. It is found that the La10Nb10 samples in all samples have high power factor in all samples, and the samples of 1.3 mWm-1K-2.La10Nb20 at 560 K have a very low thermal conductivity at the time of 560 K. Rate, low to 1.9 Wm-1 K-1 at 1050 K, thus getting the highest ZT value 0.3.5) to compare the thermoelectric transport properties of strontium titanate ceramics prepared by different sintering methods. It was found that the SrTiO_3 ceramics prepared by the cold compression method obtained a higher ZT value, and the La10Nb10 sample reached 0.6 at 1050 K, which is the highest value in the current SrTiO_3 block; hot pressing sintering method. The ZT value of the prepared SrTiO_3 ceramics is not high, which is lower than the cold pressing method, and the SrTiO_3 ceramics prepared by the cold compression method are smaller than the hot press sintering method, which is beneficial to the reduction of thermal conductivity.

【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ174.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1849094