當今社會由于化石能源過度開采,環(huán)境污染嚴重,開發(fā)熱電技術提高能源利用效率,已經(jīng)成為研究熱點之一。Zintl相化合物復雜的晶體結構與電子結構使其具有良好的熱電性能,在熱電領域有較大的應用潛力。Ca₉Zn_4.5Sb₉為Zintl相化合物的一類,具有低的熱導率,但較高的電阻率導致了材料低熱電優(yōu)值,本文嘗試通過摻雜調(diào)節(jié)載流子濃度來降低材料的電阻率。本文通過高能球磨-熱壓方法合成Ca₉Zn_4.5-xAg_xSb₉、Ca₉Zn_4.5-xCu_xSb₉,研究了在Zn位分別摻Ag、Cu對Ca₉Zn_4.5Sb₉熱電性能的影響。結果表明,摻Ag使材料載流子濃度和載流子遷移率增加,電阻率降低,Seebeck系數(shù)變化不明顯,673 K時x=0.2樣品的功率因子比未摻雜提高了約20%,在873 K時,Ca

【文章來源】：西華大學四川省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱電材料研究現(xiàn)狀[6]

4MPn11的晶體結構，黃色多面體是[MPn4]9-四面體，藍色球是Pn3-陰離子，3個Pn3-構成陰離子鏈，綠色球體是A2 +陽離子[6]The crystal structure ofA14MPn11, yellow polyhedron is [MPn4]9-tetrahedron, blue sphePn3-anion, 3 Pn3-constitutes [Pn3]7-anion chain, green sphere isA2+cation-6-12 化合物Cd6Sb12結構類型最早于 2004 年報道[33]，并通過 Cd 位原子置換合成了穩(wěn)類似物。2008 年報道了與 Sr11Cd6Sb12具有同種晶體結構的 Ba11Cd6Sb12[3構可以被看作是由聚陰離子[Cd6Sb12]22-帶和二價 Ba2 +（或 Sr2 +）陽離子組 Zintl 相的形式標準。如圖 1.3 所示，該結構可以描述為由雙五角形管構成且無限的一維結構。[Cd6Sb12]22-的無限鏈沿著由 Ba2+陽離子隔開的 b 軸延b12是一種帶隙（Eg）可能接近于 0.15 eV 的 p 型簡并半導體[35]，由于相對導致了材料的熱優(yōu)值并不高，在 800 K 時 ZT 值僅接近于 0.2。為了調(diào)節(jié)電em 等人研究了在 Cd 位摻雜 Zn 原子，不改變樣品的載流子濃度，但增加率，從而降低了電阻率，增加 Seebeck 系數(shù)，摻雜后晶格中原子大小和有

并沒有改善熱電性能，最終降低了 ZT 值[35]。Kazem 等人研究了在 Eu 位摻雜Yb 原子，雖然降低了材料的電阻率，但 Seebeck 系數(shù)也降低了，最后樣品熱優(yōu)值降低了，文獻還表明了熱壓燒結比 SPS 燒結具有更好的熱電值傳統(tǒng)制備 Eu11Cd6Sb12系列的方法是 Sn-flux 合成法，與 14-1-11 族化合物的合成方法相似，實驗結果表明在所有樣品中都存在過剩的 Sn，這對摻雜實驗結果的影響很難確定，并且還影響對其他實驗產(chǎn)生效應的分析[37]。因此，可能需要另一種納米溶劑合成方法來排除 Sn 熔化以獲得更好的熱電性能。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Zintl相材料熱電性能的研究及其最新進展[J]. 楊艷,邢玉梅,曾志剛,張春,楊鵬輝,胡志宇.  材料導報. 2010(S2)

博士論文
[1]Sb基Zintl相化合物的結構與熱電性能研究[D]. 吳震.山東大學 2017



本文編號：3590644