摻雜的籠狀材料的制備及其熱電性能的研究.pdf

1、熱電材料是一種能實(shí)現(xiàn)電能和熱能之間相互轉(zhuǎn)換的功能材料。具有籠子結(jié)構(gòu)的CoSb3型和基于Ba-Ge的Ⅰ型clathrate籠狀熱電材料有著“聲子玻璃-電子晶體”特征，它們可以實(shí)現(xiàn)電熱性能的獨(dú)立調(diào)控。研究表明，摻雜或填充是降低晶格熱導(dǎo)率，從而提高熱電性能的重要手段。本文通過高壓的方法合成了摻雜或填充型的具有高熱電性能的籠狀熱電材料。
　　以高純的相應(yīng)單質(zhì)元素為原料，采用高壓合成與放電等離子燒結(jié)相結(jié)合的方法制備樣品。采用X射線衍射、掃描

2、電子顯微鏡、拉曼散射光譜及PPMS系統(tǒng)等分析樣品的組成成分、結(jié)構(gòu)及載流子濃度。采用ZEM-3測(cè)量樣品的電阻率及塞貝克系數(shù)。采用TC9000H測(cè)量樣品的電導(dǎo)率。
　　1、按照化學(xué)計(jì)量CoSb3-xSex(x=0.05，0.1，0.2，0.3)和CoSb2.85-yTe0.15Sey(y=0.025，0.05，0.1)合成了兩組CoSb3基樣品。高壓的方法使在常壓條件下不能摻雜進(jìn)的Se摻進(jìn)了CoSb3的晶格骨架位置，并且在高壓5GPa

3、的條件下Se的最大摻雜分?jǐn)?shù)可達(dá)3％。對(duì)于樣品x=0.3的熱導(dǎo)率在整個(gè)的溫度范圍內(nèi)都低于1.83W/Km。高壓下Se/Te的共摻雜量也較常壓下有一定提高。樣品y=0.5的ZT值在780K時(shí)可高達(dá)1.29。
　　2、按照CexBa8.2-xNi0.62Al13.8Ge31.58（x=0.5,1.2）和Ce1.2Ba7.0Ni0.44Al13.8Ge31.76合成了基于Ba-Al-Ge系統(tǒng)的Ⅰ型籠狀物樣品。X射線衍射表明它們是單相的樣品

4、，但背散射電子成像卻表明它們有兩種第2相。面掃描成像表明Ce均勻地分布于基體相和第2相中。得到的樣品為有Ce填充晶格孔洞的但含有第二相的Ⅰ型籠狀物。Ce含量的提高明顯增加了樣品的ZT值。樣品Ce1.2Ba7.0Ni0.44Al13.8Ge31.76在900K時(shí)的ZT值可達(dá)0.26。
　　3、按照Ba8-xYbxNi0.1Zn0.54Ga13.8Ge31.56（x=0、0.1、0.3及0.5）合成了基于Ba-Ga-Ge系統(tǒng)的一組樣品