本文關(guān)鍵詞：微波輔助氧化物熱電材料的摻雜改性研究

  更多相關(guān)文章： 熱電材料 微波燒結(jié) 氧化銦 Ca_3Co_4O_9 CaMnO_3

【摘要】：熱電材料是一種利用固體內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料,在溫差發(fā)電和制冷方面具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著環(huán)境污染和能源緊缺問題的日漸加劇,熱電材料和器件的研究引起了人們的廣泛關(guān)注,其中氧化物熱電材料成本低并可在氧化性氣氛下使用,因而具有很好的發(fā)展前景。本文使用微波輔助燒結(jié)結(jié)合常規(guī)高溫固相燒結(jié)法合成熱電材料,采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等測(cè)試手段進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,并使用林賽斯塞貝克系數(shù)儀測(cè)試了樣品的塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率以及功率因子,研究了不同種類及摻雜量對(duì)樣品的A位和B位進(jìn)行摻雜后對(duì)樣品熱電性能產(chǎn)生的影響。采用固相法合成Ca3Co409基熱電材料,分別對(duì)A、B位進(jìn)行Na-In共摻雜、La-In共摻雜、Sr-In共摻雜,研究了摻雜量對(duì)Ca3Co409熱電性能的影響。結(jié)果表明,摻雜后的樣品仍然是層狀結(jié)構(gòu),摻雜只是引起了晶格大小的改變,但是并沒有改變晶格的結(jié)構(gòu)。進(jìn)行摻雜后,材料的電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)以及功率因子明顯上升。對(duì)于不同元素雙摻雜的一系列組分中,組分x=y=0.02時(shí)樣品有望具有最佳的熱電性能,在測(cè)試溫度為965 K時(shí),Na-In雙摻雜樣品的功率因子可以達(dá)到250.0 μW·(mK2)-1,La-In雙摻雜樣品的功率因子可以達(dá)到239.8μW·(mK2)-1,Sr-In雙摻雜樣品的塞貝克系數(shù)可以達(dá)到203.0μV·K-1。采用固相法合成CaMn03基熱電材料,分別對(duì)A位摻雜Y元素以及A、B位進(jìn)行Y-Nb共摻雜,研究了摻雜量對(duì)CaMnO3熱電性能的影響。結(jié)果表明,摻雜后的樣品仍然是鈣鈦礦結(jié)構(gòu),沒有第二相出現(xiàn),摻雜同樣只是引起了晶格大小的改變,并沒有改變晶格的結(jié)構(gòu)。進(jìn)行摻雜后,材料的電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)以及功率因子相對(duì)于不摻雜的材料明顯上升,對(duì)于Y單摻雜的一系列組分,材料x=0.07時(shí)樣品有望具有最佳的熱電性能,在測(cè)試溫度為965 K時(shí),功率因子能達(dá)到126.3 μW·(mK2)-1;對(duì)于Y-Nb雙摻雜的一系列組分,材料x=y=0.06時(shí)樣品有望具有最佳的熱電性能,在測(cè)試溫度為965 K時(shí),其功率因子能達(dá)到154.0μW·(mK2)-1。
【關(guān)鍵詞】：熱電材料 微波燒結(jié) 氧化銦 Ca_3Co_4O_9 CaMnO_3
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB34
【目錄】：

• 學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 熱電材料簡(jiǎn)介10-17
• 1.2.1 熱電材料工作原理11-14
• 1.2.1.1 熱電效應(yīng)11-13
• 1.2.1.2 熱電性能評(píng)價(jià)13-14
• 1.2.2 熱電材料及器件研究概況14-16
• 1.2.2.1 熱電材料分類15
• 1.2.2.2 熱電材料的應(yīng)用15-16
• 1.2.3 氧化物熱電材料的研究進(jìn)展16-17
• 1.2.3.1 p型Ca_3Co_4O_9基熱電材料16-17
• 1.2.3.2 n型CaMnO_3基熱電材料17
• 1.3 論文選題依據(jù)及主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料、儀器及表征測(cè)試方法19-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器19-21
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑19-20
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器20-21
• 2.2 材料的合成流程圖如下21
• 2.3 材料的表征21-23
• 2.3.1 X射線衍射分析(XRD)21-22
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)22-23
• 2.3.3 真密度分析23
• 2.4 材料的熱電性能測(cè)試23-27
• 2.4.1 測(cè)試樣品的制備23-24
• 2.4.2 塞貝克系數(shù)的測(cè)試24
• 2.4.3 電導(dǎo)率的測(cè)試24-25
• 2.4.4 功率因子的測(cè)試25-27
• 第三章 p型Ca_3Co_4O_9基熱電材料的制備、表征和性能優(yōu)化27-47
• 3.1 引言27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分27-45
• 3.2.1 雙摻雜Ca_(3-x)Na_xCo_(4-y)In_yO_9的制備27-33
• 3.2.1.1 實(shí)驗(yàn)部分27-28
• 3.2.1.2 結(jié)構(gòu)表征28-29
• 3.2.1.3 熱電性能29-33
• 3.2.1.4 總結(jié)33
• 3.2.2 雙摻雜Ca_(3-x)La_xCo_(4-y)In_yO_9的制備33-39
• 3.2.2.1 實(shí)驗(yàn)部分33-34
• 3.2.2.2 結(jié)構(gòu)表征34-35
• 3.2.2.3 熱電性能35-38
• 3.2.2.4 總結(jié)38-39
• 3.2.3 雙摻雜Ca_(3-x)Sr_xCo_(4-y)In_yO_9的制備39-45
• 3.2.3.1 實(shí)驗(yàn)部分39
• 3.2.3.2 結(jié)構(gòu)表征39-41
• 3.2.3.3 熱電性能41-44
• 3.2.3.4 總結(jié)44-45
• 3.3 本章小節(jié)45-47
• 第四章 n型CaMnO_3基熱電材料的制備、表征和性能優(yōu)化47-61
• 4.1 引言47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分47-58
• 4.2.1 單摻雜Ca_(1-x)Y_xMnO_347-53
• 4.2.1.1 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 4.2.1.2 結(jié)構(gòu)表征48-49
• 4.2.1.3 熱電性能49-52
• 4.2.1.4 總結(jié)52-53
• 4.2.2 雙摻雜Ca_(1-x)Y_xMn_(1-y)Nb_yO_953-58
• 4.2.1.1 實(shí)驗(yàn)部分53
• 4.2.1.2 結(jié)構(gòu)表征53-55
• 4.2.1.3 熱電性能55-58
• 4.2.1.4 總結(jié)58
• 4.3 本章小結(jié)58-61
• 第五章 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 碩士期間發(fā)表論文67-69
• 致謝69

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