钴酸盐类氧化物热电材料的研究进展

氧化物热电材料是半导体热电材料中的一种,具有独特的优点和广阔的应用前景,介绍与其研究相关的基础理论,并讨论了改善热电性能的途径.钴酸盐类氧化物中的NaCo2O4、Ca3Co4O9和Ca3Co2O6处于氧化物热电材料的研究前沿,综述了它们的晶体结构、制备方法、元素掺杂、热电性能及影响因素,探讨了其进一步的发展方向.     

氧化物热电材料研究进展

介绍了氧化物热电材料的应用前景,重点讨论了以NaCo2O4为代表的氧化物热电材料的基本结构、性能特征与研究进展;评述了NaCo2O4材料Na住、Co位掺杂研究和NaCo2O4材料研究中存在的问题;并介绍了几种其它氧化物热电材料的研究情况.     

氧化物热电材料研究进展

由于能源危机正在到来,废热回收已经成为解决能源短缺问题的有效途径之一,热电材料在废热收集环节中占有举足轻重的地位。其中,氧化物热电材料拥有抗氧化能力强、热稳定性好、原料相对低廉、制备工艺相对简单、无毒、无污染、使用寿命长等传统合金材料不具备的优点,但由于低的电导率因而限制了其在热电性能方面的表现。已经有大量研究发现,可以通过元素掺杂,改善氧化物热电材料的热电性能,氧化物热电材料再次受到广大研究者的关注。综述了氧化物热电材料的研究进展与今后的发展方向,着重阐述了以BiCuSeO为代表的氧化物热电材料的基本结构、性能特征与研究进展;评述了BiCuSeO材料Bi位、Cu位和O位掺杂研究以及BiCuSeO的结构优化;并简单介绍了NaCo_2O_4、Ca_3Co_4O_9、SrTiO_3、ZnO、In_2O_3热电材料的研究情况。     

NaCo2O4及其Na位掺杂热电材料的制备研究

NaCo2O4是氧化物热电材料的典型代表,也是目前人们研究较多的一种热电材料,本文采用固相反应法和溶胶-凝胶法对NaCo2O4以及Na位掺杂K、Ca、Sr、Ce试样进行制备研究.选择合适的工艺参数,采用快速升温法,可获得纯度较高(大于94%)的NaCo2O4,并使掺杂元素K、Ca、Sr进入到NaCo2O4晶格中,而Ce由于原子半径太大,难以掺杂入NaCo2O4晶格.实验结果表明采用柠檬酸溶胶-凝胶法比固相反应法制备的试样晶粒尺寸更细小,增加声子散射,使晶格热导率降低,由此提高材料的热电优值,进一步改善材料的热电性能.     

钴酸盐热电材料研究进展

热电材料具有重要而广阔的应用前景.氧化物热电材料可以避免传统热电材料的一些缺点而倍受重视.本文综述了NaCo2O4、Ca3Co4O9和Ca3Co2O6等系列的晶体结构、制备方法、元素掺杂与改性、电子结构计算与理论分析等,并探讨了钴酸盐热电材料的进一步发展方向.     

钴基氧化物热电材料的研究进展及性能优化

详细介绍了钴基氧化物热电材料在其晶体结构、热电性能优化、制备等方面的研究现状;对钴基热电氧化物的掺杂研究进行了评述;分析了影响材料热电性能的主要因素;提出了提高钴基热电氧化物热电性能的主要途径;指出了钴基氧化物热电材料的应用前景和研究方向.     

Ca3Co2O6氧化物热电材料的研究现状与进展

介绍了Ca3CO2O6基氧化物热电材料的国内外研究现状、结构特征及应用前景,详细综述了提高Ca3CO2O8基氧化物热电性能的主要途径,包括制备工艺的改进、掺杂改性的研究等,着重从Ca位掺杂和Co位掺杂两方面介绍了Ca3CO2O6在掺杂改性方面的研究进展,并提出了该材料当前存在的问题和今后的发展方向.     

钴酸盐热电材料研究进展

热电材料具有重要而广阔的应用前景。氧化物热电材料可以避免传统热电材料的一些缺点而倍受重视。本文综述了NaCo2O4、Ca3Co4O9和Ca3Co2o6等系列的晶体结构、制备方法、元素掺杂与改性、电子结构计算与理论分析等．并探讨了钴酸盐热电材料的进一步发展方向。     

Ca3Co4O9热电材料及其Ca位掺杂改性

氧化物热电材料Ca3Co4O9与传统热电材料相比具有其独特优势,因而引起了广泛的关注.评述了Ca3Co4O9热电材料的主要结构、热电特性及其Ca位掺杂研究的进展(掺入Na,Bi,Ag等),并对Ca3Co4O9热电材料的应用前景进行了展望.     

元素掺杂氧化亚铜光电材料的研究进展

氧化亚铜(Cu_2O)是一种具有独特性质的氧化物半导体材料。元素掺杂氧化亚铜对提高薄膜光学和电学性能是行之有效的方法。掺杂改性是改善材料性能的重要途径之一。因此,主要综述了氧化亚铜与金属、非金属和稀土元素以及第ⅣA主族元素掺杂后,其光学带隙、电阻率、导电类型和转换效率的变化。综合分析了元素掺杂对Cu_2O的光学性能的影响,并展望了元素掺杂氧化亚铜在未来光伏研究方面的巨大潜力。     

Ca3Co4O9基热电材料的研究进展

Ca3Co4O9是一种很有潜力的氧化物热电材料。本文从Ca3Co4O9的结构出发,讨论了利用不同工艺制备Ca3Co4O9的粉体材料、块体材料和薄膜材料的方法。并针对块体材料和薄膜材料的热电性能进行了一定的分析,提出了提高热电材料性能的途径。     

Zn、Pr共掺In2O3陶瓷材料的高温热电传输性能

利用放电等离子SPS烧结工艺制备得到Zn、Pr共掺的In2O3多晶陶瓷材料。通过研究材料的热电传输性能和微观结构,发现共掺工艺对SPS烧结的In2O3陶瓷材料的传输性能有着显著的影响,其结构为多孔结构。低浓度共掺的样品在测试温度范围内能够得到较高的电导率(约100S/m)和热电势(约200μV/K)。其中试样In1.92(Pr,Zn)0.08O3的热导率973K最低为2.5W/(m.K),该样品可获得最高的热电功率因子3.5×10-4 W/(m.K2),对应其热电优值0.10。其性能表明利用放电等离子SPS烧结工艺制备的In2O3基陶瓷作为n型高温热电材料具有很好的潜力。     

Ca(Na)-Co-O基热电氧化物研究进展

介绍了钴基氧化物热电材料研究现状及前景.重点介绍了具有潜力的Na/Ca-Co-O热电氧化物材料的结构、热电性能特征、制备等研究现状;并对Na/Ca-Co-O基热电氧化物Na/Ca位和Co位掺杂研究进行了评述;最后指出了钴基氧化物热电材料的应用前景和研究方向.     

N型铌钴氧化物热电材料的合成和热电性能的研究

研究了用热压烧结的方法合成Co4Nb2O9和Co0．66Nb1.33O4，并通过常见的检测和分析方法研究了他们的热电性能和微观结构。研究表明Co0.66Nb1.31O4是一种很有希望的n型热电材料.     

EDTA络合溶胶-凝胶法制备Ca3Co4O9粉体

钴基氧化物Ca3Co4O9是一种新型的中高温热电材料。本文以金属醋酸盐和乙二胺四乙酸(EDTA)为原料,利用EDTA络合溶胶-凝胶法制备了Ca3Co4O9粉体,通过X射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)、傅利叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线能谱仪(EDX)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对Ca3Co4O9进行表征。实验结果表明,干凝胶在700-900℃条件下恒温煅烧2h,即可获得纯相Ca3Co4O9片状晶体,其晶粒尺寸约为1-2μm。     

New promising Co-free thermoelectric ceramic based on Ba–Fe–oxide

Thermoelectric ceramics are based in a limited number of transition metal oxides (Co, Mn, Ni,…) which produce materials with high thermoelectric performances. Based on previously existing thermoelectric phases, the phase diagram equilibrium can help to design new thermoelectric ceramics based on other transition metals (for example, Fe). In this work, BaFeO_x ceramics have been prepared by the classical solid state method using different sintering temperatures. The produced materials have shown promising thermoelectric properties when treatment temperatures are in the perovskite zone domain of the phase equilibrium diagram. In spite of the good values for the Seebeck coefficients, power factor is low due to the high resistivities measured in all cases.     

Improvement in high-temperature thermoelectric properties by adding Mn for Co in Ca3Co4O9

Nano-sized Ca3Co(4-x)Mn(x)O9 (0 < or = x < or = 0.6) thermoelectric powders were synthesized by solution combustion method, using aspartic acid as fuel. The microstructure and high-temperature (500-800 degrees C) thermoelectric properties of the Ca3Co(4-x)Mn(x)O9 were investigated. The addition of Mn for Co in Ca3Co(4-x)Mn(x)O9 resulted in a decrease of the electrical conductivity and a significant increase of the Seebeck coefficient. Consequently, the power factor was remarkably enhanced by the addition of Mn. Ca3Co(3.7)Mn(0.3)O9 sample showed the highest value of the power factor (1.24 x 10(-4) Wm(-1) K(-2)) at 800 degrees C. We believe that the Ca3Co(4-x)Mn(x)O9 is strongly desirable as a novel high-temperature thermoelectric material for power generation.     

Thermoelectric Characterization of （Na1-yMy）1.6Co2O4 （M=K, Ca, Sr）

Oxide materials NaCo2O4 and (Na1-yMy)1.6Co2O4 (M=K, 0.05≤y≤0.35; M=Ca, Sr, 0.10≤y≤0.40) were prepared by a sol-gel method. Experimental results indicated that the Seebeck coefficient and the Powerfactor of NaCo2O4 were improved by doping Ca and Sr but not by K. The Power-factor of NaCo2O4 is in its maximum, 1.68×10-4 W·m-1·K-2 and 11% bigger than that of the original one when the dopant fraction of Ca was 0.1. Doping Sr makes NaCo2O4 have the biggest Power-factor, 1.68×10-4 W·m-1·K-2 that is 50% bigger than the non-doping oxide. The experimental results indicate that suitable dopants and addition amounts could improve the thermoelectric properties of NaCo2O4 greatly.     

High-temperature thermoelectric properties of Na(Co0.91, Ni0.09)2O4 fabricated by solution combustion method for power generation

High-quality nano-sized Na(Co0.91Ni0.09)2O4 powders, i.e., 27 nm in average size, were synthesized by the solution combustion route. The magnitude of the electrical conductivity, the Seebeck coefficient, and the power factor for Na(Co0.91Ni0.09)2O4 depended strongly on the fuel used and followed the order of aspartic acid > glutamic acid > alanine > glycine. The order of the thermoelectric characteristics was consistent with that of the density of Na(Co0.91Ni0.09)2O4. The maximal power factor (1.06 x 10(-3) Wm(-1) K(-2)) was achieved for aspartic acid-processed Na(Co0.91 Ni0.09)2O4 twice-sintered at 800 degrees C. We believe that the solution combustion route was highly effective for fabricating high-efficiency thermoelectric materials.