YbZn-,2-Sb-,2-型Zintl相熱電材料的摻雜和熱電性能.pdf

1、三方晶系Zintl相YbZn2Sb2化合物是一種很有潛力的熱電材料，目前這類熱電材料的研究工作大都集中在Yb位和Zn位元素取代對(duì)熱電性能的影響。本文發(fā)展了一種快速制備YbZn2Sb2基多孔熱電材料的熔體急冷結(jié)合放電等離子燒結(jié)非平衡新方法，使YbZn2Sb2基熱電材料的制備周期由傳統(tǒng)工藝的22天降至17小時(shí)以內(nèi)，并采用該方法成功制備出名義組成為YbInxZn2-xSb2(0≤x≤0.8)、YbZn2Sb2-xGex(0≤x≤0.15)和Y

2、bIn0.1Zn1.9Sb2-xGex(0≤x≤0.25)的Zn位In摻雜、Sb位Ge摻雜以及In和Ge雙摻雜YbZn2Sb2基多孔熱電材料。所有YbZn2Sb2基熱電材料均由主相YbZn2Sb2和少量Yb9Zn4.5Sb9組成，均具有層狀顯微結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部均存在大量孔徑為20～100 nm的納米孔。
　　 Zn位In摻雜YbInxZn2-xSb2(x=0，0.020.04，0.05，0.06，0.08，0.1，0.12，0.16

3、，0.2，0.4，0.6，0.8)p型YbZn2Sb2基化合物的晶胞參數(shù)a和c均隨x增大而增大，In雜質(zhì)在Zn位的固溶極限約為0.1。300～875 K內(nèi)電熱輸運(yùn)性能表明：YbInxZn2-xSb2多孔材料的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率在x≤0.08內(nèi)均隨x增大而降低，Seebeck系數(shù)升高；x≥0.1后隨x增大，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率均上升，Seebeck系數(shù)下降。YbInxZn2-xSb2多孔材料的電熱傳輸性能均優(yōu)于傳統(tǒng)方法制備的同成分密致塊體材料，Yb

4、Zn2Sb2多孔材料500 K和875 K時(shí)的ZT值分別達(dá)到0.27和0.58，比同成分塊體材料分別提高69％和12％。YbIn0.1Zn1.9Sb2多孔材料875 K時(shí)ZT值最大，達(dá)到0.65，與同成分的塊體材料此溫度下的ZT值(0.53)相比，提高了23％。
　　 Sb位Ge摻雜YbZn2Sb2-xGex(x=0，0.05，0.08，0.1，0.15)和(In,Ge)雙摻雜YbIn0.1Zn1.9Sb2-xGex(x=0，0

5、.005，0.01，0.03，0.10，0.15，0.20，0.25)p型YbZn2Sb2基多孔材料在300～875 K內(nèi)電熱輸運(yùn)性能表明，隨Ge摻雜量x增大，YbZn2Sb2-xGex(除x=0.05外)和YbIn0.1Zn1.9Sb2-xGex的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率均升高，但Seebeck系數(shù)顯著降低，材料ZT值呈下降趨勢(shì)。與YbZn2Sb2多孔材料相比，YbZn2Sb1.95Ge0.05的電導(dǎo)率在300～875 K內(nèi)幾乎相等，但Seeb