Skutterudite熱電材料制備及性能研究.pdf

1、Skutterudite 熱電材料具有比較大的Seebeck系數(shù)以及較低的電阻率，并且因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，能夠通過填充稀土元素以及形成置換固溶體來降低其熱導(dǎo)率，得到比較理想的熱電性能，從而引起大家極大的研究興趣。
　　 LayFe4-xNixSb12 成分的Skutterudite結(jié)構(gòu)熱電材料具有比較獨(dú)特的價(jià)態(tài)結(jié)構(gòu)及性能特征，在本文中，我們首先結(jié)合XRD 及DTA 分析手段，研究了La和Ni 元素的含量對(duì)LayFe4-xNixS

2、b12 成分合成相組成的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著La 填充量的增加，Skutterudite結(jié)構(gòu)相易于形成，并且晶格常數(shù)也會(huì)隨之增大；而隨著Ni的增加，Skutterudite結(jié)構(gòu)相不易形成；相比CoSb3的包晶分解溫度（分解溫度875℃），LayFe4-xNixSb12 成分的包晶分解溫度只有770℃左右，熱穩(wěn)定性明顯降低。
　　 熱電性能研究表明，LayFe3.7Ni0.3Sb12 化合物以P型（空穴）傳導(dǎo)為主；隨著填充分?jǐn)?shù)的增

3、大，Seebeck系數(shù)有明顯的提高，在La的填充量達(dá)到1.7 以后，獲得了較高的Seebeck系數(shù)；LayFe3.7Ni0.3Sb12 化合物具有比較強(qiáng)的金屬性，電阻率比較低，隨著溫度的升高而增大；相比未填充化合物，熱導(dǎo)率比較低，La1.7Fe3.7Ni0.3Sb12 在700K 附近有最大的ZT 值0.4。
　　 熱壓時(shí)間對(duì)LayFe4-xNixSb12 化合物的熱電性能有比較明顯的影響，熱壓時(shí)間為1.5h的樣品具有比較小的電

4、阻率，但是同時(shí)它的Seebeck系數(shù)也比較小，并且熱導(dǎo)率比較大；對(duì)于熱壓2.0h樣品，Seebeck系數(shù)比較大，熱導(dǎo)率比較小，具有比較適中的電阻率，相對(duì)來說熱電性能比較理想；熱壓2.5h 以后，電阻率及Seebeck系數(shù)都有一定程度降低，但是熱導(dǎo)率有比較明顯的升高，總體ZT 值比熱壓2.0h 有一定程度的降低。
　　 探索了兩步法合成LayFe4-xNixSb12 成分的Skutterudite結(jié)構(gòu)熱電材料，首先利用直流電流等離