稀土填充热电材料CoSb_3 Sm_x和CoSb_3 Pr_x的制备及表征

在低温熔融盐体系中,采用电沉积方法室温条件下制备Sm和Pr填充方钴矿化合物.研究不同稀土填充的方钴矿CoSb3热电材料的最佳制备工艺条件.通过扫描电子显微镜观察CoSb3Smx和CoSb3Prx的表面形貌,用特征X射线谱能确定其化学成分,用X射线衍射分析其晶型结构.优化工艺条件使稀土元素达到最大填充量.研究结果表明,合金薄膜的组成为Sm0.32CoSb3和Pr0.30CoSb3.三元合金薄膜由体心立方结构的CoSb3和六方晶形的稀土单质Sm组成.     

AgSbSe2热电材料研究进展

组成元素无毒且储量丰富的AgSbSe₂热电材料因其本身低的热导率使其具有高热电应用潜质,但低电导率导致ZT值低。本文给出了AgSbSe₂热电材料的晶体结构、电子结构及基本物性;综述了近年来提高该材料热电性能的主要策略,如掺杂、空位、复合等;并指出提高载流子迁移率是进一步提高AgSbSe₂热电性能的关键。     

Sn掺杂对p型BiSbTe合金热电性能的影响

采用高能球磨制粉、直流热压成型的方法制备Sn掺杂Bi_0.5Sb_1.5Te₃合金的块材试样(Bi_0.5Sb_1.5)_1-xSn_xTe₃ (x=0, 0.25%, 0.5%, 1%), 对试样的物相、微观结构和热电性能进行分析。X线衍射图谱表明所有样品的物相均为Bi_0.5Sb_1.5Te₃, Sn掺杂后没有出现第二相。扫描电镜图像表明Sn掺杂对晶粒尺寸的影响不大, 因而晶格热导率变化不大。通过Sn的掺杂, 试样在提高电导率的同时降低了塞贝克系数, 这主要是由于Sn掺杂对载流子浓度的影响。试样Bi_0.5Sb_1.5Te₃的量纲一热电优值ZT在348 K达到1.16, 在423 K之前均大于1, 比传统方法制备的BiSbTe合金的ZT平均值提高了20%, 这有利于热电的实际应用。     

热电材料研究的现状与发展趋势

热电材料作为以废热和太阳能为热源的发电技术的关键,受到世界各国的高度关注。近年来,随着纳米材料制备技术的不断进步和对纳米尺度下电子、声子输运机制研究的不断深入,热电材料的研究取得了很大突破。本文简要介绍了热电发电技术的能量转换原理,综述了热电材料在原子尺度、纳米尺度和微米尺度下的研究进展,指出从增加简并能带数、调控有序结构、形成共振能级等方面提高功率因子是热电材料研究未来发展的趋势。     

共振散射对热电性能的影响

为了用理论方法探索共振散射对热电性能的影响,在单抛物能带基础上,通过建立仅考虑声学声子散射和共振散射的载流子输运模型,模拟计算和对比分析有/无共振散射条件下的电导率、Seebeck系数、功率因子、洛仑兹常数和电子热传导等热电性能。结果表明:由于共振散射的引入,功率因子可提高到3.5倍,电子热导率将降低0.45倍,显示出对热电性能提升的重要意义;同时,共振能级的能量范围必须大于一定宽度,才能有效影响热电输运,且宽度越宽,对热电性能的提高越为有利。     

Ti掺杂Te置换型CoSb_3的高压合成及电热输运性能研究

Co Sb3基方钴矿化合物具有优良的电输运性能,是一种极具潜力的新型中温热电材料,但其相对较高的热导率限制了它在热电方面的应用和发展。针对方钴矿化合物特殊的笼状晶体结构,本文采用高温高压合成方法制备了具有Skutterudite结构的Ti掺杂Te置换型方钴矿热电材料,利用X射线衍射以及扫描电镜对该类样品的晶体结构和断面微观形貌进行了分析。分析结果表明高温高压合成方法可以快速的制备出单相Skutterudite结构、晶界明显且晶粒较小(1~3μm)的方钴矿热电材料。研究了室温情况下合成压力与Ti原子的掺杂浓度对所得样品热学与电学输运性能的影响规律。所得结果表明:通过高压快速制得的Ti掺杂Te置换型样品呈n型传导,与预期相同,Ti掺杂Te置换型Co Sb3样品的Seebeck系数随合成压力的升高而升高;不同掺杂浓度的样品获得最大功率因子(~10μWcm-1K-2)的合成压力均在1.5GPa左右;样品的热导率和晶格热导率整体上随着合成压力升高而降低。     

SiGe合金材料热电转换效应的应用和研究进展

半导体材料的热电效应在发电方面有着巨大的应用潜力,但如何提高材料的热电转换效率是目前人们研究探讨的热点问题．SiGe材料的热电转换最大优值ZT=1,实际应用中仅能达到0．68．论述了目前提高材料温差电优值(ZT)的主要途径,重点介绍了SiGe合金作为热电转换材料的主要特点,在热电应用中当前前的主要研究成果．     

嵌入式相变材料对热电发电器件性能的影响

热电器件(thermoelectric generator, TEG)能够直接将热能转化为电能,且具有体积小,无运动部件,寿命高,运行成本低等优点。相变材料(phase change material, PCM)在相变时能够恒温吸收、释放大量热量,因此被广泛应用于热电发电领域以稳定热端温度。设计了一种嵌入式的相变-热电(PCM-TEG)系统,探究了热源停止供热后的一段时间内,相同体积不同长度的PCM对TEG发电性能的影响。结果表明,被PCM包裹的长度与总长度的比值为40%时, PCM-TEG系统产生的电能最多,与不使用PCM相比,热电发电器件的输出电能增加了76.06%。PCM的使用能够提高热电发电系统对热能的利用率,且在使用的PCM的体积一定时,需要优化PCM包裹热电臂的长度以提升热电发电器件的输出热能。     

Zn掺杂对GeTe合金热电性能的影响

利用高能球磨和直流快速热压技术,制备Zn_xGe_1-xTe(x= 0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04)合金,研究合金的物相、微观结构以及Zn掺杂对GeTe材料热电性能的影响。结果表明:所有的样品都由单相GeTe组成;Zn掺杂可以在一定程度上改善GeTe基体的热电性能,其中成分Zn_0.02Ge_0.98Te和Zn_0.03Ge_0.97Te的热电性能较好,其ZT值在773 K时分别达到了1.4和1.33。     

热电能源材料研究进展

在介绍热电材料的背景、发展历史、主要应用的基础上,概括了目前提高热电材料性能的方法。主要包括:通过态密度共振和能带简并来提高Seebeck系数;通过掺杂点缺陷、纳米结构和多晶晶界等方法对声子进行全方位散射来降低晶格热导率;通过基体和纳米第二相的能带对齐来维持电传输性能;使用本征低热导率材料等。最后对热电材料的研究进行了总结和展望。     

国外块体热电材料PbTe的研究进展

PbTe作为应用在中温(500～900 K)段的块体热电材料,是最早被深入研究的半导体热电材料体系之一。最近,通过提高Seebeck系数和降低晶格热导率,其热电无量纲优值ZT达到了1.4～1.8左右,是目前块体热电材料中性能最好的热电材料。本文综述了近期国外对该材料体系的研究进展,包括能带结构、声子谱、Seebeck系数提高方法、晶格热导率降低方法等,并讨论了今后的发展方向。     

NaCo2O4热电材料的Na-位置换研究

介绍了NaCo2O4氧化物热电材料的基本结构与性能特征，重点讨论了NaCo2O4热电材料的研究进展；对NaCo2O4材料的掺杂（掺入Ba,Ca,Na,Ag等）研究和NaCo2O4材料研究中存在的问题进行了评述。     

聚苯胺-邻甲基苯胺的热电性能研究

针对聚苯胺Seebeck系数较小的缺点提出通过在聚苯胺链段上引入邻位取代基的方法来提高其Seebeck系数。实验采用在酸性介质中氧化共聚的方法，通过改变单体苯胺和邻甲基苯胺的共聚比例，制备了一系列不同邻位甲基取代量的聚苯胺-邻甲基苯胺。用元素分析法测定共聚物的C、H、N质量分数，并计算出共聚物链段中取代甲基的平均含量；测定它们的电导率、Seebeck系数，并计算相应的刀值，讨论了甲基取代对其热电性能的影响，结果表明，随着甲基取代量的增加．共聚物的电导率有小幅度的下降，但Seebeck系数有明显的增加，因此材料的热电性能随甲基取代有所增加。     

热电材料CoSb3的高压制备及电学性质研究

利用高压方法制备了二元方钴矿结构热电材料CoSb3,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了CoSb3的物相组成及微观结构,并对其室温下的电学性质进行了研究.通过XRD测试发现高压方法能够快速(约20 min)制备出单相的CoSb3.SEM测试显示高压方法制备的样品晶粒细小且致密较高.室温下电学测试表明:随合成压力的升高,CoSb3的Seebeck系数增大,电导率减小.     

Synthesis and Thermoelectric Properties of Polyaniline

1　IntroductionConductingpolymerspossessseveralattractivefea turesforusesasthermoelectricmaterialscomparabletotheinorganicsemiconductor .Theyarecheap ,light weight,andflexible ,especiallyforpolyanilinewhichisairstableandeasytobesynthesized .However ,manyofresearchesonconductingpolymerssofarhavebeencarriedoutaim ingtoobtainahigherelectricalconductivity ,whichisnotthebeststateforthermoelectricapplication .Thereareonlyfewstudiesthathavereportedconductingpolymersusedasthermoelectricmaterials[1,2 ]…     

水热法制备低热导率 PbS 热电材料

通过纳米结构或声子工程降低热导率是改善PbS热电材料性能的重要途径。利用水热法制备Pb_(1-x)Bi_xS纳米热电材料,并对其热导率进行测试。结果表明,制备的纳米PbS的热导率比文献中PbS的热导率低10%左右。随着掺入Bi元素的增加,增加了晶体内部缺陷, Pb_(0.9)Bi_(0.1)S样品的热导率比PbS单体的热导率降低了33%。     

热电材料Ag0.8Pb18SbTe20-xSex的高压制备与性能

采用高压合成技术,制备了热电材料Ag0.8Pb18SbTe20-xSex(x=0,5,10,15)。研究了合成压力及Se含量对其结构和热电输运性质的影响。X射线衍射测试发现,Ag0.8Pb18SbTe20-xSex样品具有单相的NaCl结构,晶格常数随Se含量的增大而减小。室温下的测试结果表明,高压和置换Se对AgPb18SbTe20电学性质的影响作用相似,随合成压力及x的增大,Ag0.8 Pb18 SbTe20-x Sex的电阻率及赛贝克(Seebeck)系数降低。4 GPa高压合成的Ag0.8 Pb18SbTe20-xSex(x=10)样品具有较高的功率因子(18.90μW.cm-1.K-2),同时其热导率较低(1.35 W.m-1.K-1),室温下其最大的品质因子ZT值高达0.40。