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.     

Skutterudite化合物FexCO4-xSb12的放电等离子烧结原位合成及热电性能

采用放电等离子烧结(SPS)技术在 800 ~1000K温度范围内原位反应合成了富 Co基 Skutteru dite化合物FexCo4-xSb12(x=0~1.0),并对化合物的结构、微观形貌及热电性能进行了研究。结果表明化合物的晶格常数随Fe含量的增加而线性增加,电导率随着Fe置换量的增加而增加,Seebeck系数的峰值随着Fe置换量的增加而向高温方向移动,热导率随 Fe置换量的增加而进一步降低。对于富 Co基 Skutteru dite化合物FexCo4-xSb12,x=1.0 的 Fe1.0 Co3.0 Sb12化合物具有较高的热电性能指数,在 673K取得最大 ZT值约0.3。     

放电等离子烧结原位合成CeyFe1.0Co3.0 Sb12热电材料

以Co、Sb、Fe及Ce为起始原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术原位反应合成了填充式Skutterudite化合物Cey Fe1.0 Co3.0 Sb12,并研究了该化合物的合成条件及热电性能.实验结果表明:当y为0～0.30时,用放电等离子烧结法在573 K开始生成Cey Fe1.0 Co3.0 Sb12且在673～873 K时,Cey Fe1.0 Co3.0 Sb12化合物为主晶相,并伴有极少量的FeSb2和Sb相.晶格常数和Seebeck系数随Ce填充分数的增加而呈线性增加,电导率和热导率随Ce填充分数的增加而降低.Cey Fe1.0 Co3.0 Sb12化合物表现为P型传导,Cey Fe1.0 Co3.0 Sb12化合物中Ce的填充分数y为0.30时,Ce0.30 Fe1.0 Co3.0 Sb12化合物具有较高的热电性能,其中在773 K时具有最大的热电优值(ZT值)0.45.     

Skutterudite化合物FexC04-xSb12的放电等离子烧结原位合成及热电性能

采用放电等离子烧结(SPS)技术在800～1000K温度范围内原位反应合成了富Co基Skutterudite化合物FexCo4-xSb12(x=0～1.0),并对化合物的结构、微观形貌及热电性能进行了研究.结果表明化合物的晶格常数随Fe含量的增加而线性增加,电导率随着Fe置换量的增加而增加,Seebeck系数的峰值随着Fe置换量的增加而向高温方向移动,热导率随Fe置换量的增加而进一步降低.对于富Co基Skutterudite化合物FexCo4-xSb12,x=1.0的Fe1.0Co3 0Sb12化合物具有较高的热电性能指数,在673K取得最大ZT值约0.3.     

LayFeCo3.0Sb12热电化合物的原位反应合成及热电性能

以Co、Sb、Fe及La为起始原料，采用放电等离子烧结（SPS）技术原位反应合成了填充式方钴矿化合物LayFeCo3.0Sb12（Y=0～0．4）。实验结果表明，在Y=0～0．3组成范围内，P型传导的LayFeCo3.0Sb12化合物为试样中的主晶相，并伴有极少量的Sb相；当Fe含量固定为1．0时，La的饱和填充分数达到0．3。在填充分数小于最大填充分数时，填充化合物的晶格常数随La填充分数的增加而增加。LayFeCo3.0Sb12化合物的电导率和热导率随着La填充量的增加而降低，Seebeck系数随着La填充量的增加而增加，功率因子随温度升高而升高。填充分数为0．3时，LayFeCo3.0Sb12化合物有较高的热电性能，其中在773K时具有最大的热电优值（ZT值）0．56。     

制备方法对NixCo4-xSb12化合物结构和热电性能的影响

分别采用固相反应-放电等离子体烧结法（SR-SPS）和球磨-放电等离子体烧结法（MG-SPS）两种方法，系统研究了制备工艺对NixCo4-xSb12（x=0.1-0.5）化合物结构和热电性能的影响规律。研究表明：两种制备工艺对于化合物的物相结构及赛贝克系数的影响差异不大，但在Ni含量较低的情况下，SR-SPS的制备工艺增大了材料的电阻率和晶粒尺寸，使材料热导率增加，从而导致热电性能的降低；与SR-SPS相比，MG-SPS方法不但简便快捷，降低能耗，更有利于材料热电性能的提高；本实验范围内，采用MG-SPS方法制备的Ni0.2Co3．8Sb12烧结体在温度T=-773K时，其无量纲热电性能指数ZT达到了0．6。