NaxCoO2體系材料的制備與摻雜研究.pdf

1、本文首先綜述了NaxCoO2系列材料及NaxCoO2·yH2O的研究情況。NaxCoO2作為一種新型氧化物熱電材料，因?yàn)槠錈o(wú)毒、高的熱穩(wěn)定性和抗氧化性等優(yōu)點(diǎn)，也獲得了廣泛的重視。大量研究發(fā)現(xiàn)摻雜是可能提高NaxCoO2材料熱電性能的一種途徑。Na0.35CoO2·1.3H2O在Tc=5K下呈超導(dǎo)電性，這種新型超導(dǎo)材料已成為超導(dǎo)研究的熱點(diǎn)之一。NaxC0O2·yH2O體系的摻雜研究是母體材料摻雜基礎(chǔ)上通過(guò)脫鈉摻水，獲得新的一系列材料。通過(guò)

2、摻雜可以研究摻雜元素對(duì)于H2O進(jìn)入層間的影響，包括晶體結(jié)構(gòu)（主要是層間距）的變化以及超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的改變等。
　　 采用固相反應(yīng)法制備了Na0.7CoO2和Na0.7Co1-xFexO2(x=0.03，0.07,0.10)。X射線衍射顯示Fe部分取代Co摻入了Na0.7CoO2的晶格中，F(xiàn)e的摻入使晶胞參數(shù)c變大。電學(xué)性能測(cè)試表明，F(xiàn)e的摻雜使電導(dǎo)率σ隨溫度的變化趨勢(shì)發(fā)生了改變，并且使電導(dǎo)率降低。Fe的摻雜使Seebeck系數(shù)α有

3、一定的提高，但其變化幅度較電導(dǎo)率低。功率因子α2σ的計(jì)算結(jié)果表明Fe的摻雜引起了材料功率因子的降低。
　　 采用溶膠凝膠法制備了Na0.7CoO2和Na0.7Co0.9M0．1O2(M=Fe、Ni、Cu)多晶樣品，都具有空間群為P63/mmc的六角密堆積晶體結(jié)構(gòu)，且摻雜樣品的晶胞參數(shù)c都變大。用飽和NaClO4溶液處理Na0.7CoO2和Na0.7Co0.9M0.1O2可得到Na0.3CoO2和Na0.3Co0.9M0.1O2，

4、晶胞參數(shù)c在13.8～13.9A之間。Fe、Ni、Cu的摻雜使得電導(dǎo)率降低，Seebeck系數(shù)僅有小幅度提高，功率因子α2σ的計(jì)算結(jié)果表明摻雜引起了材料功率因子的降低。磁化率測(cè)試表明，摻雜引起了低溫磁化率異常，摻雜體系不存在超導(dǎo)電性。
　　 用液溴的乙腈溶液對(duì)Na0.7CoO2進(jìn)行了氧化，得到Na0.3CoO2，并進(jìn)一步與乙胺復(fù)合，制備了Na0.3CoO2與CH3CH2NH2的復(fù)合材料。XRD結(jié)構(gòu)檢測(cè)表明所得化合物的最高衍射峰向