Mg-,2-(Si，Sn)與Bi-,2-Sr-,2-Co-,2-O-,9-熱電材料的研究.pdf

1、熱電材料能夠?qū)崿F(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換，在熱能發(fā)電、電能制冷領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值和前景。未來大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用要求熱電材料具備熱電性能優(yōu)良、環(huán)境友好和成本經(jīng)濟的特點。Mg2(Si，Sn)基熱電材料和Bi2Sr2Co2O9氧化物熱電材料都具備性能優(yōu)良、環(huán)境友好和成本經(jīng)濟的特點。因此，本論文對這兩個熱電材料體系進(jìn)行了成分、顯微形貌、熱電性能和制備方法等方面的研究，取得了以下主要創(chuàng)新成果。
　　 Mg2(Si，Sn)基熱電材料可以通過改

2、變成分和摻雜元素來調(diào)整電學(xué)性能和熱導(dǎo)率，進(jìn)而得到熱電優(yōu)值的優(yōu)化。本論文中對成分Mg2Si0.45Sn0.55的熱電材料分別進(jìn)行La和Sb元素的摻雜，提高了電學(xué)性能，最高ZT值達(dá)到0.6。另外，對成分為Mg2Si0.6Sn0.4的材料進(jìn)行了La+Sb共摻的研究，發(fā)現(xiàn)在摻Sb的基礎(chǔ)上再摻La元素，可以進(jìn)一步提高電學(xué)性能，并最終提高熱電性能，最高ZT值達(dá)到0.7以上。Mg2(Si，Sn)基熱電材料在未來適用于中溫區(qū)熱電發(fā)電領(lǐng)域。
　　

3、 Mg2(Si，Sn)基熱電材料需要能制備等化學(xué)計量比材料、成本經(jīng)濟的制備方法。由于Mg具有很高的飽和蒸氣壓，易揮發(fā)，易氧化，而且元素Mg(650℃)、Si(1414℃)和Sn(232℃)的熔點相差懸殊，使得制備等化學(xué)計量比的Mg2(Si，Sn)成為一大難題。本論文中探索了用B2O3作助熔劑的制備方法和復(fù)合制備方法。兩種制備方法都能得到等化學(xué)計量比Mg2(Si，Sn)基熱電材料，并且成本經(jīng)濟，可以作為未來大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的制備工藝的雛形

4、。特別是用B2O3作助熔劑的方法，步驟簡單，制備溫度低，而且能制備出性能優(yōu)良的Mg2(Si，Sn)固溶體，最高的ZT值達(dá)到0.8。
　　 Bi2Sr2Co2O9層狀氧化物由于獨特的自超品格結(jié)構(gòu)已經(jīng)具有較低的熱導(dǎo)率，本論文中主要研究了提高電學(xué)性能的手段。對Bi2Sr2Co2O9層狀氧化物分別進(jìn)行了La和Sn的摻雜，摻雜后材料的電學(xué)性能得到極大的提高，甚至同時提高了電導(dǎo)率和Seebeck系數(shù)，最終使得ZT值達(dá)到0.1。未來Bi2Sr