Ca-Co-O熱電材料微波合成及其性能優(yōu)化.pdf

1、本文以 Ca9Co12O28熱電材料為研究對象，分別通過微波燒結(jié)，摻雜與金屬復(fù)合等手段，改變熱電材料的晶界密度、載流子濃度和聲子散射中心數(shù)量，從而對其性能進行優(yōu)化。實驗研究成果如下：
　　第一，采用微波燒結(jié)制備 Ca9Co12O28熱電材料，通過微波燒結(jié)過程中的晶粒細化效應(yīng)，在本體材料中引入大量晶界，使得聲子的晶界散射幾率增大，降低了熱導(dǎo)率，最終實現(xiàn)熱電優(yōu)值的提高。實驗結(jié)果表明經(jīng)微波燒結(jié)的樣品結(jié)構(gòu)更加致密，晶粒尺寸更小，平均尺寸在

2、1um以下，其熱電優(yōu)值在500oC下達到0.042。
　　第二，采用溶膠-凝膠法制備(Ca3-xLax)3Co12O28(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.3)熱電材料，通過在本體材料中摻雜稀土元素 La，改變材料載流子濃度，從而引起熱電優(yōu)值的提高。實驗發(fā)現(xiàn)，(Ca2.9La0.1)3Co12O28的熱電優(yōu)值最高，在500oC時達到0.068，比未摻雜的Ca9Co12O28提高約61.9％。表明摻雜稀土元素能有效提高

3、材料的熱電性能。
　　第三，采用化學(xué)溶液浸潤法制備(Ca9Co12O28)1-x Agx（x=0,0.005,0.01,0.015,0.02）熱電復(fù)合材料，使Ag均勻地分散在Ca-Co-O氧化物晶粒之間，形成有效的聲子散射中心，降低材料熱導(dǎo)率，提高其熱電優(yōu)值。通過性能測試在Ag復(fù)合比例為x=0.015的樣品ZT值最高，在500oC達到0.07，比純相提高約66.7%。
　　總之，采用摻雜La方法可以改變材料載流子濃度，提高材