退火时间对铕填充式方钴矿化合物热电性能的影响

采用熔融法结合放电等离子烧结技术制备了Eu填充式方钴矿化合物EuyCO4Sb12,研究了退火时间对Eu填充量及化合物热电性能的影响.采用X射线衍射和电子探针表征了化合物的相组成及成分.在300~850 K,测试了化合物的电导率、热导率和Seebeck系数,结果表明:随着退火时间的延长,Eu在CO4Sb12中的填充量增加,电导率增加,晶格热导率降低,Seebeck系数降低;当退火时间为96h时,Eu填充量达到0.43,与名义组分相同经168 h退火所得化合物的Eu填充量相近.     

填充方钴矿热电器件的结构优化设计与性能

基于热电器件全参数设计模型,设计并制备了具有不同拓扑结构的填充方钴矿器件,通过器件仿真模拟结果与实验数据的比对和分析,解析器件结构、界面、连接工艺等对器件输出性能的影响并建立其定量关系;使用批量合成的n型Yb0.3Co4Sb12和p型CeFe3.85Mn0.65Sb12填充方钴矿材料制备的单级器件最大转换效率达到9.8...     

通过In/Sb双掺杂优化SnTe基材料热电性能

采用高温熔炼、热压烧结方法制备了p型Sn Te基热电材料Sn_(0.995–x)In0.005Sb_xTe(x=0～0.16)并研究了其热电性能。In掺杂可以在SnTe中引入共振能级,态密度增加,使得室温Seebeck系数提升。此外,因为与Sn所带电荷不同,Sb的异价掺杂会产生大量自由电子,从而降低Sn Te基材料过高的载流子浓度;而纳米尺度富Sb第二相散射也会让晶格热导率进一步降低,在825 K时获得最低晶格热导率约0.73 W/(m?K)。通过电学和热学的协同优化,整个温度区间的zT值都得到提升。其中,Sn0.915In0.005Sb0.08Te在825 K时获得zT最大值约1.1,说明该体系Sn Te基材料在热电应用上有一定潜力。     

高性能热电材料研发获得重大进展

正科技日报上海1月10日电(记者王春)由中科院上海硅酸盐研究所、武汉理工大学组成的团队,围绕电热输运协同调控、热电材料的多尺度微结构设计和高性能热电材料开展研发,项目成果今天获得2013年度国家自然科学二等奖。科研团队发现了笼状结构方钴矿晶格孔洞填充机理,首次提出填充原子与基体元素形成的第二相与填充方钴矿相(IyCoSb3)的竞争决定填充量极限;建立了预测杂质原子填充量极限的模型,揭示了杂质原子填充量与它的化学价态及电负性等元素本征性质间的定量关系,发现了填充原子与Sb元素之间的电负性差必须大于0.8的填充方钴矿稳定存在的电负性选择规则,解释了已发现和报道的填充方钴     

铋掺杂硅化镁材料的制备及热电性能

采用放电等离子体烧结方法制备不同含量铋（Bi）（0、0.7％、1.0％、1．5％、2．0％,摩尔分数,下同）掺杂硅化镁（Mg2Si）热电材料,对材料进行物相、结构及热电性能分析。结果表明：Bi在Mg2Si中最佳掺量为1．5％,继续增加会有Mg2Bi3杂相生成;随着Bi掺量的增加,材料电导率δ不断增加,当Bi掺量为1．5...     

固相反应快速制备铜掺杂方钴矿及其热电性质研究

采用固相反应法在制备温度923 K,保温时间约30 min的条件下,快速合成了铜掺杂方钴矿Cux Co4 Sb12(x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9),对样品进行了物相结构(XRD)、微观结构和不同温度条件下的热电性质测试分析.结果表明,所制备的样品Cux Co4 Sb12在0≤x≤0.7的范围内均为单相的方钴矿结构,样品含有许多微气孔,晶粒细小,平均直径在微纳米级.当测试温度为696 K时,样品Cu0.1 Co4 Sb12获得最低电阻率为48.71μΩ·m.在测试温度为462 K时,样品Cu0.3 Co4 Sb12获得最大Seebeck系数为233.14μV/K.样品Cu0.1 Co4 Sb12在测试温度为578 K时,获得最大的ZT值为0.24.     

SnO2:Sb透明导电薄膜的制备及光电性能

采用溶胶–凝胶法在玻璃基底上制备了Sb掺杂SnO2（SnO2：Sb）透明导电薄膜。研究了Sb掺杂量、镀膜次数、热处理温度对SnO2：Sb薄膜结构和光电性能的影响,利用X射线衍射仪、Fourier变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、四探针电阻仪、分光光度计对薄膜样品进行表征。结果表明：SnO2：Sb薄膜为四方相金红石结构;薄膜结构平整、致密,膜厚与镀膜次数基本成线性关系;在Sb掺杂量为10%,镀膜8次的条件下,薄膜具有最佳的光电性能,方块电阻达105/□;在玻璃上镀SnO2：Sb薄膜后,近红外波段透过率下降显著,由90%降到5.5%,在可见光波段略有降低,仍保持了较高透过率。     

Sb掺杂SnO_2表面富集光电子能谱研究

采用化学共沉淀法,以SnCl4.5H2O和SbCl3为原料,成功地制备了5～20 nm左右、四方金红石Sb掺杂SnO2（ATO）微晶粉体。电阻率,XRD、XPS综合测试分析表明：Sb掺杂量、煅烧温度对Sb在SnO2晶粒中的分布、Sb价态的存在形式、电阻率的变化有较大的影响。掺杂到SnO2粉体中的Sb含量,不会改变SnO2的四方金红石结构,一部分Sb原子固溶到SnO2晶格中,剩余的Sb原子向SnO2粉体表面富集,并取代SnO2表面的Sn原子,形成Sb富集层,相当于一层＂栅栏＂,阻碍心部Sb原子向表面扩散,抑止掺杂SnO2（ATO）晶粒的长大。     

Ca3Co4O9陶瓷的制备和热电性能

氧化物半导体陶瓷材料是新型的中、高温热电材料。采用传统固相合成法和溶胶－凝胶法成功地制备了Ca3Co4O9陶瓷。对它们的显微结构和热电性能（Seebeck系数、电导率和热导率）进行了研究。实验结果表明，由两种方法制备得到的Ca3Co4O9陶瓷具有类似的热电性能。Ca3Co4O9陶瓷为取向无规则片状结构，属于p型半导体热电材料，其热电品质因子随温度升高而增大。Ca3Co4O9陶瓷具有大的Seebeck系数和低的热导率，但它的电导率仍然偏低，导致了它的热电品质因子比传统热电合金的热电品质因子低。     

Sb3+掺杂Li0.02(Na0.53K0.48)0.98Nb0.8Ta0.2O3无铅压电陶瓷的电学性能

用传统的固相反应烧结法制备了Li0.02(Na0.53K0.48)0.98 Nb0.8Ta0.2O3-xSb2O3(LNKNT-xSb2O3)无铅压电陶瓷,研究了Sb3+掺杂对陶瓷晶体结构、显微结构及压电性能的影响.研究结果表明,Sb3+掺杂LNKNT陶瓷属于明显的“软性”掺杂,少量掺杂Sb3+能显著提高陶瓷的烧结及压电性能.当烧结温度为1100℃,掺杂量为2wt％时,LNKNT-0.02Sb陶瓷达到最好的压电性能:d33=193 pC/N,KP=49.5％,εr=779,Pr=16μC/cm2,应变达到2.3％,但机械品质因数QM从110.97降低到了85,介电损耗tanδ从1.66％增加到了2.01％.     

CoFe_2O_4的制备及电子结构

采用尿素燃烧法,以Fe(NO_3)_3·9H_2O、Co(NO_3)2·6H_2O、CO(NH_2)_2等为原料,制备出了CoFe_2O_4多晶材料。XRD分析表明制备的CoFe_2O_4多晶体为尖晶石结构;形貌研究表明,制备的样品的晶粒生长完整,晶粒的大小较均匀,平均晶粒尺寸为0.5μm左右;Co2p、Fe2p和01s芯能级光电子谱的分析表明,制备的CoFe_2O_4铁氧体为正尖晶石和反尖晶石的混合体,并且钴铁氧体的性质与Co和Fe离子的价态分布密切相关。     

Icosahedral nanoclusters-precursors and self-assembly of crystal structures of the WAl12 (Im-3, cI26) family and sillenite Bi12 SiO20 (I23, cI66)

The self-assembly of crystal structures of the family WAl₁₂ (Im-3, cI26) and sillenite Bi₁₂SiO₂₀ (I23, cI66) has been simulated. The methods of the combinatorial and topological analysis (TOPOS program package) have been used based on the determination of the type of the cluster-precursor and building the basic 3D net of the structure in the form of a graph, the nodes of which correspond to the position of the centers of gravity of the clusters-precursors, and the edges characterize the bonds between them. The topological type of the basic 3D net corresponds to the body-centered Fe structure (with the 3D net of the BCC type). The symmetric-topological code of the processes of self-assembling 3D structures from nanoclusters-precursors—primary chain → microlayer → micronetwork—has been completely reconstructed. The chemical composition of the icosahedral nanoclusters-precursors of 13 atoms for WAl₁₂ and 33 atoms for Bi₁₂SiO₂₀ corresponds to the chemical composition of the compounds on the whole. The cluster-precursor of the crystal structure WAl₁₂ is an icosahedron of 12 Al atoms with the W atom in the center. The icosahedron occupies position 2a in the unit cell with the highest crystallographically possible symmetry of m-3. In the cluster-precursor of the Bi₁₂SiO₂₀ structure, the location of the 32 atoms in the shell of the nanocluster Bi₁₂SiO₂₀ corresponds to the Bergman icosahedral cluster: the 12 vertices of the icosahedron are occupied by Bi atoms, oxygen atoms, of which four are also coupled with the Si atom located in the center of the cluster, are located above and below the centers of the 20 faces of the icosahedron. Nanoclusters Bi₁₂SiO₂₀ have the symmetry 32 and occupy positions 2a in the unit cell. The crystal structure of WAl₁₂ can be obtained from Bi₁₂SiO₂₀ by the removal of O atoms, and the system of bonds between icosahedra is completely conserved.

     

超高功率电炉出钢口填充料的研制及应用

研究了Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｉＯ２组分对超高功率电炉偏心底出钢口填充料烧结性能的影响。建立了实验室内模拟填充料使用性能的方法。结果表明处于Ｓ４态烧结的试样适于作出钢口填充料。研制的出钢口填充料在舞阳钢铁公司９０ｔ超高功率电炉上使用，其开浇率好于国外同类产品。     

振荡热管当量导热系数的理论推导与分析

把振荡热管模型简化为由管壳、液膜和振荡液塞3部分组成的具有高导热系数的复合材料。给出了振荡热管的径向和轴向当量导热系数;并从理论上推导出了振荡液塞当量导热系数的定性表达式,该导热系数与液塞的振荡频率和振荡幅度成正比;最后根据试验结果分析了热流密度、充液率和倾角等因素对当量导热系数的影响,即随着热流密度和充液率的增加,当量导热系数先增后减,倾角对当量导热系数的影响与通道弯数有关。     

硅烷偶联剂对聚苯胺/Fe_3O_4复合材料结构与性能的影响

利用原位复合法制备了聚苯胺(PANI/)/Fe3O4复合材料,运用紫外光谱、扫描电镜、四探针电阻率仪等测试方法研究了硅烷偶联剂KH-550对PANI/Fe3O4复合材料结构及性能的影响。结果表明:经KH-550处理后的PANI/Fe3O4复合材料的微粒不易团聚,其电导率比未经处理的PANI/Fe3O4复合材料高约1个数量级,且随热处理温度的升高,复合材料的电导率降低,由半导体变为绝缘体;KH-550影响PANI与Fe3O4之间的电荷作用,使复合材料的紫外光谱特征吸收峰产生了一定的位移。     

A Cluster–Resonance Criterion for Al-TM Quasicrystal Compositions

Compositions of binary Al-TM (TM=Cr to Ni) quasicrystals are interpreted with a unified cluster formula [icosahedron](glue)₁ using the newly developed cluster–resonance model and the e/a formalism. The icosahedra are chosen from the corresponding approximants by considering large radial atomic density, high degree of isolation, and narrow distribution of the shell atoms. Icosahedral quasicrystals are expressed by an icosahedron plus one averaged icosahedron atom as the glue atom [icosahedron](icosahedron/13)₁, characterized by e/a ∼1.83–1.85, while decagonal quasicrystals are expressed by an icosahedron plus one TM atom, with e/a ∼1.71–1.78. The total electrons accommodated in unit cluster formulas of different Al-TM quasicrystals have the same value approaching 24, which implies that the cluster formulas are both chemical and electronic structural units.     

Boron Fullerenes: A First-Principles Study

A family of unusually stable boron cages was identified and examined using first-principles local-density functional method. The structure of the fullerenes is similar to that of the B₁₂ icosahedron and consists of six crossing double-rings. The energetically most stable fullerene is made up of 180 boron atoms. A connection between the fullerene family and its precursors, boron sheets, is made. We show that the most stable boron sheets are not necessarily precursors of very stable boron cages. Our finding is a step forward in the understanding of the structure of the recently produced boron nanotubes.     

应用于氧化还原电池正极的Fe2+/Fe3+胶体电解质研究

设计了一种新的Zn-Fe氧化还原胶体电池。研究了胶凝剂气相SiO2含量对胶体电解质特性的影响。SiO2含量愈高,电解质愈粘稠,电导率愈低。采用循环伏安法研究了Fe3+/Fe2+电对在胶体电解质中的电化学行为。结果表明,该体系中Fe3+/Fe2+在Pt电极上的电极反应属于准可逆过程。计算得到Fe3+的扩散系数为2.29×10-6 cm2/s。组装的Zn/Fe胶体电池具有较好的循环性能,其平均库仑效率达94.83%,平均能量效率为44.61%。     

电沉积制备稀土填充热电材料CoSb3Smx工艺条件探索

在室温条件下于非水体系中用电沉积的方法制备Sm填充方钴矿化合物。研究制备稀土填充的方钴矿CoSb3热电材料的最佳工艺条件。在最佳工艺条件下稀土元素达到最大填充量,合金薄膜的组成为Smo32CoSb3。