Ca3Co4O9基熱電復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、氧化物基熱電材料以其高溫耐氧化的獨(dú)特性能，在新能源領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。Ca3Co4O9具有優(yōu)異的熱電性能，但在926℃以上會(huì)分解，常壓下很難燒結(jié)成瓷；目前主要采用熱壓燒結(jié)和放電等離子體燒結(jié)方法（SPS）進(jìn)行燒結(jié)。這兩種方法不僅工藝復(fù)雜，而且很難燒結(jié)出致密的Ca3Co4O9陶瓷，如SPS燒結(jié)的陶瓷中僅能實(shí)現(xiàn)顆粒之間的部分融合，仍然存在較多固-氣界面（S-G界面），使得Ca3Co4O9陶瓷材料的熱電性能與Ca3Co4O9單晶材料的熱電性能

2、有著很大的差異。本文選取Bi2O3作為燒結(jié)助劑，在Ca3Co4O9的分解溫度下實(shí)現(xiàn)界面融合，期望進(jìn)一步改善Ca3Co4O9陶瓷的性能。
　　本文分別采用溶膠-凝膠法、助溶劑法和固相反應(yīng)法合成Ca3Co4O9粉體，然后添加Bi2O3以制備Bi-Ca-Co-O/Ca3Co4O9復(fù)合熱電材料。實(shí)驗(yàn)中分別研究了Bi2O3加入量、Ca3Co2O6加入量、以及熱壓等工藝因素的影響，并用自制的熱電功率測(cè)試裝置和商用ZEM-3 Seebeck系數(shù)

3、測(cè)試儀測(cè)試了材料的熱電性能，結(jié)果表明，加入的Bi2O3在Ca3Co4O9顆粒之間熔化，填充顆粒間間隙，減少固-氣界面（S-G界面）使Ca3Co4O9顆粒接觸良好；Bi2O3擴(kuò)散滲入到Ca3Co4O9晶界后，與其反應(yīng)在Ca3Co4O9顆粒間生成了新的熱電相Bi2Ca3Co2O9,形成了Bi-Ca-Co-O/Ca3Co4O9復(fù)合熱電材料，有效地減緩或消除晶界的影響，改善了Ca3Co4O9熱電材料的性能：在600℃時(shí)，材料的功率因子為2×10