靜電紡絲法制備分級結(jié)構(gòu)Ca2Co2O5及其電輸運性能研究.pdf

1、熱電材料是一種實現(xiàn)熱能和電能直接轉(zhuǎn)換的功能材料，利用熱電材料回收和利用低品位的余熱、廢熱，對于緩解能源危機(jī)有重要意義。在眾多熱電材料體系中，氧化物熱電材料更適用于余廢熱的回收利用，因而近年來具有較高Seebeck系數(shù)、較低的熱導(dǎo)率、良好的高溫?zé)岱€(wěn)定性的層狀鈣鈷氧氧化物熱電材料引起了研究者們的廣泛興趣。Ca2Co2O5作為一種層狀鈣鈷氧化合物，在熱電材料廢熱發(fā)電領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。
　　本文采用靜電紡絲法構(gòu)筑了一維分級結(jié)構(gòu)Ca2

2、Co2O5。通過調(diào)控紡絲條件，研究了溶劑和無機(jī)鹽的加入量等參數(shù)對紡絲效果的影響，進(jìn)一步通過對燒結(jié)工藝的探索，研究了燒結(jié)溫度、升溫速率和保溫時間對最終產(chǎn)物形貌的影響。通過 XRD、SEM、TG-DTA等表征手段，研究了產(chǎn)物形貌的形成機(jī)理，并通過TEM對其形貌和微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的觀察，發(fā)現(xiàn)一維結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)筑單元為30-50 nm的Ca2Co2O5單晶納米片。對產(chǎn)物進(jìn)行了熱電性能測試，發(fā)現(xiàn)其電導(dǎo)率和Seebeck均隨著溫度升高而逐漸增大，在

3、690℃時電導(dǎo)率達(dá)到51 S·cm-1，Seebeck系數(shù)可達(dá)191μV·K-1，功率因子最高為1.84 W·m-1·K-2，相比于使用溶膠凝膠法制備的樣品，提高了14.4％。為了進(jìn)一步提高其熱電性能，對Ca2 Co2 O5進(jìn)行Ag摻雜改性。對不同Ag摻入量下的產(chǎn)物進(jìn)行XRD分析，發(fā)現(xiàn)Ag摻入后XRD峰明顯向小角度偏移，Ca2 Co2 O5對Ag的固溶度為5%左右。對樣品進(jìn)行熱電性能測試，發(fā)現(xiàn)Ag的摻入可以顯著提高材料的電導(dǎo)率，其原因在