N型Cu掺杂NiO的电子结构与热电性能

基于密度泛函理论第一性原理计算的方法研究了Cu掺杂NiO氧化物的能带结构、电子能量状态密度和电荷分布,系统分析了其电输运参数和热电性能。能带结构计算结果表明,Cu掺杂后NiO氧化物带隙减小。态密度计算结果表明,Cu掺杂后NiO氧化物费米能级附近的状态密度大大提高。电荷分布计算结果表明,Cu掺杂后NiO氧化物阳离子和阴离子之间偏向共价结合。载流子输运参数分析结果表明,Cu掺杂后NiO氧化物费米能级附近的载流子有效质量均增大,其迁移率降低,费米能级附近的载流子浓度增加。电输运性能分析结果表明,载流子在OOp态、NiOd态、Cud态电子与OOs、OOp态、NiOs、NiOp态、CuOs、CuOp态电子形成的能级之间的跃迁形成载流子迁移过程。热电性能分析结果表明,Cu掺杂后NiO氧化物电阻率大大降低,Seebeck系数有望得到提高,Cu掺杂可提高NiO氧化物的热电性能。     

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。     

Cu掺杂氧化锌氧化物的热学性能

基于线性响应的密度泛函微扰理论研究了Cu掺杂纤锌矿结构氧化物ZnO的热学参数和热学性能。结果表明,Cu掺杂导致ZnO氧化物晶胞减小;在计算温度区间,纯的ZnO和Cu掺杂的ZnO的晶格热容均随温度升高不断增大,Cu掺杂的ZnO具有较高的晶格热容;纯的ZnO和Cu掺杂ZnO的晶格热容在最高温度900K时分别达到69.1J·(mol-1·K-1)和152.8J·(mol-1·K-1)。纯的ZnO和Cu掺杂ZnO的德拜温度均随温度升高而不断增大;在175K以下,Cu掺杂ZnO体系的德拜温度高于未掺杂体系,在175K以上,Cu掺杂ZnO体系的德拜温度低于未掺杂体系。Cu掺杂在ZnO中引入了新的振动模式。Cu掺杂ZnO氧化物应具有较高的晶格热导率。     

复合滑动水口用金属陶瓷材料的研究

为了提高滑板的抗侵蚀性和热震稳定性，本实验开发了金属陶瓷材料，并且以环的形式复合到传统滑析中，在实际现场测试过程中得到与实验室一致的结果，提高了滑板的抗侵蚀性和热震稳定性。     

TiO2包裹氧化镁和氧化钙的烧结性及抗水化性

以提高氧化镁和氧化钙粉体的烧结性和抗水化性为目的，采用Ti螯合物对其表面进行包裹，于1400－1700℃下烧成，研究这些烧结体的烧结性和抗水化性。其结果烧结体的烧结性和抗水化性均得到了提高。     

高铝水泥浇注料损坏现象研究

分析了在实际生产现场发生损坏的高铝水泥浇注料的表面析出物 ,证实了造成这一现象的直接原因是浇注料水化物的碳酸化、硫酸化和盐析效应。研究认为 ,改善养护条件以及水源质量可以减少浇注料损坏现象的发生。     

ZnO氧化物的电子结构与热学性能的研究

采用密度泛函理论基础上的平面波超软赝势第一性原理计算的方法研究了纤锌矿结构热电氧化物ZnO的电子结构和热学性能。电子结构计算结果表明,纤锌矿结构的ZnO存在着约1.0eV的直接带隙,价带中的载流子有效质量较大,导带中的载流子有效质量较小;靠近价带顶的能带中的电子主要为p态电子,靠近导带底的能带中的电子主要为p,d态电子。体系分态密度计算结果表明,费米能级附近的能带主要由Znp,Znd和Op态电子构成,且Znp和Op态电子之间存在着很强的杂化作用。声子态密度及分布计算结果表明,体系晶格振动频率主要集中在3～10THz和10～12THz范围之内,其中振动频率约为11THz的振动模式在体系中数量较多,主要为光学波声子。热电性能理论分析结果表明,ZnO基热电氧化物应该具有较高的Seebeck系数和热电性能。     

SPS烧结制备AgxCa3-xCO4O9热电氧化物及其电性能

以金属硝酸盐为起始原料，采用溶胶．凝胶法制备了AgxCa3-xCO4O9（X=0.1-0.6）复合氧化物粉末，SPS烧结了其块体，研究了Ag^＋掺杂量对系统物相组成及电性能的影响。结果表明，在本实验范围内随着Ag^＋掺杂量的增加，出现了单质Ag和CO3O4，与此伴随的是块体各温度点电阻率和Seebeck系数的降低．当X=0.6时，100℃时的电阻率达到最低值1.7×10^-5Ω．m，且块体导电特性由半导体转变为金属。当X=0．3，SPS烧结时间2h时功率因子达7.612×10^-4m.K^-2。     

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.     

REy（Fe／Ni）xCO4-xSb12化合物的原位反应合成及热电性能

采用放电等离子烧结（sps）技术在800～1000K温度范围内，原位反应合成了以ce，La作为填充原子及Ni，Fe作为置换原子的填充式方钴矿化合物REy（Fe／Ni）xCO4xsb12（x=0～1．0，y=0～0．4）。系统研究了填充原子的种类、填充方式以及置换原子的种类对晶格热导率及热电性能的影响。结果表明，在Co位置上Fe或Ni的置换，能显著降低其晶格热导率，与Fe相比，Ni对晶格热导率的影响更显著。在Skutterudite结构sb组成的二十面体空洞填充ce，La原子可以显著降低其晶格热导率，在填充分数相同时，两种稀土原子复合填充较单一原子填充更能有效降低晶格热导率。电导率随ce，La填充分数的增加而降低，Seebeck系数随填充分数的增加而升高。填充分数为0．3的ce0.1La0.2FeCo3Sb12化合物具有最低的晶格热导率和最大的zT值，在800K时达0．6左右。