In掺杂对p型Bi_(0.3)Sb_(1.7)Te_3合金热电性能的影响

以p型Bi_(0.3)Sb_(1.7)Te_3合金为研究对象,探究In掺杂对其电声传输性能的影响。研究发现,随着In含量的增加,Seebeck系数上升,电导率降低,且当In含量为0.025时材料具有最优的PF,为37.02μW/(K~2·cm)。此外,In掺杂增加了材料中点缺陷的浓度和晶格畸变的程度,加强了对声子的散射,故材料热导率下降。因此,当In含量为0.050时,样品在401 K下有最优的ZT,为1.11。本文为提升p型Bi_(0.3)Sb_(1.7)Te_3合金热电性能提供了一种行之有效的方法,增加了热电材料实际应用的潜力。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的表面包覆研究进展

层状结构的LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2材料具有性能优异,环境污染小,毒性低以及高温稳定性好等优点,然而其在安全性、循环性等方面仍需改善,尤其是在高电压、高温度和高倍率下的充放电性能有待进一步提高,很多研究结果已证明表面包覆是改善正极材料电化学性能的有效方法。表面包覆层可阻止电极材料与电解液的直接接触,抑制循环过程中HF对电极材料的侵蚀,减少电极材料与电解液的副反应,包覆层也可以抑制充放电循环过程中电荷转移电阻的增长,这点可以有效的改善电池的循环寿命;包覆高电导率的材料可以降低材料的界面阻抗,可进一步提高材料的高倍率电化学性能;包覆层多为稳定性较好的材料,这对材料高温下的稳定性有所改进。本文对LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2正极材料表面包覆研究现状进行了分析和总结,并对今后的研究方向提出展望。     

In掺杂Ag_(0.8)Pb_(18)SbTe_(20)热电材料的快速热压制备及性能表征

研究了快速热压工艺和In掺杂对Ag0.8Pb18SbTe20基热电材料微结构和热电性能的影响。采用真空封管熔炼法成功制备n型Ag0.8Pb18InxSb1-xTe20(x=0.25,0.5,0.75,1)合金粉末材料,同时结合高能球磨使合金粉末粒度达到微米量级。利用快速热压烧结工艺,在693 K温度、15 MPa压力下烧结30 min,制备块体热电材料。研究结果表明,In对Sb的取代增加了热电材料的电导率,改善了材料的热电性能。当In掺杂量x=1时,材料于623 K的电导率达到最大值239 S/cm;当x=0.5时,材料于623 K的功率因子达到最大值3.1×10-3W/(m.K2)。     

SiC对粉碎烧结法制备P型Bi0.5Sb1.5Te3合金热电性能的影响

向粉碎法制备的Bi_0.5Sb_1.5Te₃+5%Te(质量分数)合金粉体中混入不同体积分数的SiC颗粒,利用放电等离子体烧结法制备SiC复合块体材料,探究块体材料组织和热电性能的变化规律。研究发现：随着SiC体积分数的增加,块体材料的取向性弱化,组织细化,载流子浓度增加,迁移率降低;由于取向性弱化及组织细化,加强了声子散射,降低了晶格热导率。由于SiC复合块体材料的电学性能恶化,块体材料的无量纲热电优值(ZT)并未获得显著的提升;当SiC体积分数为0.40%时,SiC复合块体材料在322 K时具有最优的无量纲热电优值(ZT=～0.81)。     

自蔓延法制备Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)及其热电性能的研究

以柠檬酸为螯合剂,硝酸盐和氧化物为原料,通过自蔓延法合成了Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)(x=0、0.10、0.15、0.20)陶瓷粉体材料,并对Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)(x=0.10)粉体进行了压制实验;在473~973 K温度范围内,探索了Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)的热电性能。结果表明:Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)陶瓷粉体的压制规律符合黄培云压制方程,压制模量M为1.86 MPa,非线性指数m为2.074;材料的电导率和Seebeck系数随温度的升高而升高;热导率随温度的升高而降低;在973 K时,Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)的ZT值达到0.13。Ca_(2.95)Sm_(0.05)Co_(3.995-x)Ni_(0.005)Fe_xO_(9+δ)是具有潜在应用前景的热电材料。     

高效萃取剂AD100萃取Cu(Ⅱ)的动力学

采用恒界面池法研究了高效萃取剂AD100在硫酸盐体系中萃取Cu(Ⅱ)的动力学,考察了搅拌速度、萃取温度、相界面面积、萃取剂浓度、Cu(Ⅱ)浓度对萃取速率的影响。结果表明,Cu(Ⅱ)的萃取速率随着搅拌速度的增加而加快,当搅拌速度超过110r/min后,萃取速率不再受其影响;萃取速率随着萃取温度和相界面面积的增大而增大。AD100萃取Cu(Ⅱ)的活化能为21.45kJ/mol,萃取过程受界面化学反应控制。Cu(Ⅱ)的萃取速率随AD100和Cu(Ⅱ)浓度的增大而增大。在相界面面积为20.17cm2、反应温度为20℃的条件下,AD100萃取Cu(Ⅱ)的界面反应动力学方程为:r=4.81×10-2[AD100]1.06[Cu2+]0.33。     

N型(Bi_2Te_3)_(0.9)(Ag_xBi_(2-x)Se_3)_(0.1)热电材料的快速热压法制备及性能表征

采用水热法制备平均粒度约300 nm的六方相Bi2Te3纳米粉末.再以Bi2Te3粉末为原料,采用封管熔炼法制备N型(Bi2Te3)0.9(AgxBi2-xSe3)0.1(x为Ag的摩尔分数.x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金粉体材料,通过快速热压制备N型(Bi2Te3)0.9(AgxBi2-xSe3)0.1块状热电材料.在300～550 K温度范围内研究该材料的热电性能与Ag掺杂量之间的关系,以及热压工艺对材料热电性能的影响.结果表明在775 K,40 MPa条件下烧结20 min后材料的相对密度达到97%以上,晶粒大小在3岬左右.当Ag掺杂量x=0.2时,在300 K温度下热导率达到最小值0.71 W/mK,同时获得最高的热电优值(ZT值)1.07.     

Yb掺杂对热电化合物Ca_(3-x)Yb_xCo_4O_(9+δ)电性能的影响

采用溶胶凝胶法合成Ca3-xYbxCo4O9+δ(x=0,0.15,0.30,0.45)化合物粉体,以粉体为原料结合放电等离子烧结(SparkPlasmaSinte-ring,SPS)制备出致密的块体材料。研究了Yb掺杂对热电化合物电传输特性的影响。结果表明:在300～850K温度范围内,每个样品的See-beck系数又随着温度的升高而单调增大,而Yb取代Ca可使材料的电阻率(ρ)和Seebeck系数同时增加,这是因为三价的Yb3+取代二价的Ca2+将使化合物的载流子浓度降低,当x=0.30时,材料的功率因子最佳,850K时达到0.32×10-3W.K-.2m-1。     

快速热压制备(AgSbTe_2)_x(Pb_(0.5)Sn_(0.5)Te)_(1-x)半导体材料及热电性能研究

为了进一步提高PbTe系列合金的热电性能和降低生产成本,采用溶剂热反应合成平均粒度为500 nm的PbTe粉末,以所合成的PbTe粉末为主要原料通过封管熔炼法制备(AgSbTe2)x(Pb0.5SnvTe) 1-x(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)系合金.所得合金锭经过高能球磨制成微米级的超细合金粉,再通过快速热压烧结制备测试用的多晶试样,所有试样的相对密度均达到90%以上.通过XRD和SEM等手段分析材料的物相组成和微观结构,研究x的变化对于该体系材料热电性能(电阻率、Seebeck系数、热导率和ZT值)的影响.研究表明,当X取值为0.1时该体系材料的热电性能得到最优化,在575 K时取得最人的ZT值为1.093.     

机械合金化结合放电等离子烧结技术制备热电材料的研究进展

近年来,热电材料研究取得重要突破,不仅传统Bi₂Te₃、PbTe基热电材料性能得到提升,同时还发现一批新型高性能热电材料,如SnSe、GeTe等。热电材料性能的提升不仅取决于材料成分、结构及缺陷,还与制备工艺密不可分。机械合金化（mechanical alloying,MA）结合放电等离子体烧结（spark plasma sintering,SPS）的粉末冶金技术是制备热电材料的重要方法,该方法简单、高效,获得的晶粒尺寸较小,同时可以引入纳米结构和缺陷,有助于降低晶格热导率,获得高热电性能。此外,基于机械合金化结合放电等离子体烧结技术制备出的块体材料具有更优的力学性能,可以有效地增强热电器件的使用寿命。本文介绍了机械合金化与放电等离子体烧结方法制备热电材料的基本原理和关键影响因素,并概述了利用该方法制备的碲化物、硫化物和硒化物基热电材料的研究进展。     

基于La掺杂固相法合成LiNi_(0.5)Mn_(1.5-x)La_xO_4及其性能研究

采用高温固相法制备尖晶石5V正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5-x)La_xO_4(x=0,0.005,0.01,0.02)。通过XRD,SEM及电化学手段等探讨La~(3+)不同掺杂量对LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料结构和电化学性能的影响。XRD测试结果表明,通过La~(3+)部分取代晶格中Mn~(3+)后使得LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料晶胞体积增大,增加了Li~+迁移速率,进而提高了材料电子电导率,该结论得到了电化学性能测试验证,LiNi_(0.5)Mn_(1.495)La_(0.005)O_4表现出最优秀的循环和倍率性能,经过1C倍率循环275周后,容量保持率为93.8%;20C放电比容量保持率高达65.6%。     

Si-Al电子封装材料粉末冶金制备工艺研究

采用粉末冶金液相烧结工艺制备了Si-50％Al（质量分数)电子封装材料。研究了压制压力、烧结工艺对材料微观组织及性能的影响。结果发现：低温烧结时，随压制压力增大，材料密度呈上升趋势，而高温烧结时，材料密度较高且变化不大；增大压制压力不仅提高了材料的致密度，而且改善了界面接触方式，在一定范围内使得材料热导率提高，但压制压力过大时，则会导致Si粉出现大量的微裂纹等缺陷，界面热阻急剧上升，从而降低热导性能；适当提高烧结温度和延长烧结时间可以提高材料的热导率。     

18Ni(350)马氏体时效钢磁滞性能的研究

本文研究了固溶温度、时效温度、冷变形对18Ni(350)马氏体时效钢室温和高温磁滞性能的影响。结果指出,材料高温磁滞性能下降的主要原因是热骚动力的增大和部分铁磁性奥氏体在高温下变为顺磁性。提高固溶温度使材料的磁滞性能提高。采用冷变形在晶体内产生一定的织构和增加的效后金属化合物的数量及弥散度,使基体贫Ni,而控制逆转变奥氏体的大小。分布和数量,改善了磁滞性能。     

LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2/C复合正极材料的制备及其性能研究

三元正极材料具有优异的电化学性能,但也存在阳离子混排、压实密度不高、充放电效率较低、倍率性能不理想、高温存储和循环性不好等问题。为改善LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2的电化学性能,采用固相法制备了碳包覆的LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2/C复合材料,并讨论了包覆质量比分别为1.02%,2.01%和2.97%(质量分数)时对材料的结构、形貌和电化学性质的影响。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果显示:所有样品均为α-NaFeO2六方层状结构,具有类球形形貌。电化学测试结果表明:包覆量为2.01%时材料的综合性能最好,0.1C首次放电比容量达175.5 mAh·g~(-1),未包覆的材料为158.9 mAh·g~(-1),包覆后比纯相LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2提高了10.5%;3.0C进行50次循环,容量保持率为88.2%,而未经碳包覆的材料只有75.6%;锂离子的扩散系数由未包覆时的2.05×10~(-13)cm~2·s~(-1)增大到3.76×10~(-12)cm~2·s~(-1),相应的电荷的转移阻抗由79.4Ω减小到53.6Ω。     

正极材料状态对Li-B/FeS_2热电池放电特性的影响

研究了作为热电池Li-B/FeS_2中正极材料FeS_2状态对该热电池放电性能的影响,结果表明,细粒度(<45μm)FeS_2需2.5％Li_2O(质量分数)来消除放电曲线的起始脉冲峰,FeS_2在热分解后变成Fe_(1-x)S(x=0.024～0.066),正极材料FeS_2的不足会引起放电电压降低0.4 V,在高温下(600℃)放电,FeS_2分解加快,电压降低较快。     

钛酸钾晶须对无石棉有机摩擦材料性能的影响

钛酸钾晶须是无石棉有机(NAO)摩擦材料中一种新兴的增强材料.该文作者以一种成熟的NAO配方为基础,采用粉末冶金法制备钛酸钾晶须增强的NAO摩擦材料,研究晶须含量(质量分数,%)对材料可压缩性和摩擦磨损性能的影响.结果表明:随着钛酸钾品须含量增加,一方面引起材料孔隙度增大,导致材料的冷压缩变形量增大,另一方面通过降低材料的热膨胀率来降低材料热压缩变形率;钛酸钾晶须对摩擦材料的低温摩擦性能影响较小,但具有稳定高温摩擦因数和提升抗热衰退性的作用,适量钛酸钾晶须的加入可以降低材料的高温磨损率.钛酸钾晶须的最佳含量为8%～12%.     

铜基类金刚石结构化合物热电性能研究进展

新能源热电转换技术因其在废热回收、热电制冷、航空航天等领域的广泛应用,面向国家重大需求、助力实现“碳达峰、碳中和”而受到广泛关注。有效提升材料的综合热电性能对拓宽热电材料的应用具有深远的意义。铜基类金刚石结构热电材料因其易于调控的输运特性、高元素丰度和低毒等优点引起了研究者的兴趣,因此总结铜基类金刚石结构热电材料研究进展对提升其性能具有重要的指导意义。本文总结了铜基类金刚石结构系列化合物的晶体结构演变过程、能带结构和声子谱特征;归纳了基于能带结构优化和载流子浓度优化来提升电输运性能的研究概况;概括了本征低晶格热导率的机理和利用声子工程优化热输运性能的规律。最后,总结了铜基类金刚石结构化合物热电材料的优势和目前性能优化的瓶颈,并展望了可能的进一步优化策略。     

高温稀土永磁Sm2(Co,Cu,Fe,Zr)17的烧结工艺

通过改变烧结工艺制度,制备了高温稀土永磁Sm(Cobal Fe0.26Cu0.05Zr0.026)70,其磁性能和温度系数(β)分别为:Br为1.08T,Hci为2 286 kA/m,Hcb为932 kA/m,(BH)max为220.8kJ/m3;β为-0.19%/℃.研究表明:提高烧结温度或真空预烧温度都可使材料的性能明显提高,特别是用后者制得的材料拥有较高的矫顽力和低的温度系数,具有较好的高温性能.然而,烧结温度或真空预烧温度过高时,Sm会从基体相中析出,使材料的磁性能降低,而且烧结温度过高还会使晶粒长大,导致材料矫顽力降低.     

(NH_4)_2HPO_4-H_2O系仲钨酸铵溶解性能及磷钨杂多酸形成的影响

采用溶解平衡法研究了(NH_4)_2HPO_4-H_2O系仲钨酸铵(APT)的溶解性能。结果表明:当温度低于70℃时,仲钨酸铵的溶解度随磷酸氢二铵浓度的升高而减小;当温度达到70℃以上时,仲钨酸铵的溶解度随磷酸氢二铵浓度的升高而增大。在高温下磷钨杂多酸的形成是仲钨酸铵溶解性能和溶解速率大幅提高的主要原因。     

微细粒贫赤铁矿催化还原动力学研究

通过对微细粒贫赤铁矿进行非等温动力学研究,考察其反应控速环节,并探究碱金属盐对还原过程的影响,研究结果表明:还原过程由界面反应控制;碱金属盐对还原具有催化作用,降低了反应活化能。碱金属卤盐、碱金属复合盐均具有促进作用,阳离子金属性越强,卤素电负性越小,稳定性越差,高温段表观活化能降低越多,催化性能越好。复合盐稳定性越差,催化效果越强。随催化剂添加量增大,反应速率增大,高温段表观活化能降低,对还原起到促进作用。