Ca3Co4O9單晶和復(fù)合材料的制備及熱電性能研究.pdf

1、熱電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)熱能和電能之間直接轉(zhuǎn)換的功能材料，以之為核心的熱電轉(zhuǎn)換裝置不污染環(huán)境，能夠利用工業(yè)余熱、廢熱和可再生能源(如太陽(yáng)能等)進(jìn)行溫差發(fā)電，具有良好的綜合社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。層狀鈷基氧化物材料由于具有優(yōu)良的熱電性能而成為有著廣闊應(yīng)用前景的一種熱電材料，本論文選擇了Ca3Co4O9體系，通過(guò)助熔劑法生長(zhǎng)摻雜單晶并研究其輸運(yùn)性質(zhì)，同時(shí)合成Ca3Co4O9/(CeO2)x/Ag0.3復(fù)合材料來(lái)提高材料熱電性能，實(shí)驗(yàn)取得了較好的效果。<

2、br>　　本文采用固相反應(yīng)法制備了Ca3Co4O9多晶材料、復(fù)合材料以及單晶前驅(qū)體材料，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步用高溫助熔劑法生長(zhǎng)了一些元素?fù)诫sCa3Co4O9單晶。本論文重點(diǎn)探索了助熔劑法生長(zhǎng)的工藝，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)合適的降溫速率，助溶劑以及適當(dāng)?shù)幕旌媳壤巧L(zhǎng)高質(zhì)量的單晶的重要因素，實(shí)驗(yàn)中采用-1K/h的降溫速率，助熔劑K2CO3與KCl的質(zhì)量比例取6：1時(shí)，能生長(zhǎng)出較好的單晶。
　　我們重點(diǎn)討論了Ca3Co4O9單晶低溫輸運(yùn)性質(zhì)，特別關(guān)注

3、了單晶的各向異性性質(zhì)，結(jié)果顯示面內(nèi)的電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于面間電阻率，比較了多晶樣品，其電阻率介于兩者之間，主要是受到了晶界電阻的影響。然而單晶和多晶的熱電勢(shì)差別很小，說(shuō)明晶界對(duì)體系熱電勢(shì)影響很小。在此基礎(chǔ)上，我們又研究了Ce摻雜單晶樣品，樣品的面內(nèi)電阻率都存在一個(gè)金屬－絕緣體轉(zhuǎn)變（MI轉(zhuǎn)變）溫度，MI轉(zhuǎn)變溫度隨摻雜量的增加而增大，說(shuō)明隨Ce摻雜量的增加，順磁態(tài)向SDW態(tài)（短程自旋密度波態(tài)）轉(zhuǎn)變的溫度逐漸上升。同時(shí)，從應(yīng)用的角度，我們合成了Ca