Ca3Co4O9熱電材料的晶粒細化及性能分析.pdf

1、熱電材料是一種能夠直接轉(zhuǎn)換熱能和電能的半導體材料，根據(jù)Seebeck效應和Peliter效應的原理，熱電材料可以制備成熱電發(fā)電器或熱電制冷器。熱電器件具有構造簡單、結構緊湊、可靠性高、無噪音無污染等特點。氧化物基熱電材料被認為是熱電發(fā)電應用中最環(huán)保的材料，其中p型熱電材料Ca3Co4O9無毒環(huán)保、具有較高熱電勢且性能穩(wěn)定。
　　本文在檸檬酸溶膠凝膠法基礎上，分別研究了物理方法（機械球磨法）和化學方法（Pechini法、分散劑法）對

2、Ca3Co4O9熱電材料晶粒細化的不同效果。使用XRD和SEM技術分析了物相及材料微觀形貌，分析結果顯示三種方法都得到了較細的Ca3Co4O9粉體材料，并且通過SPS燒結技術制備出晶粒較細小的塊體Ca3Co4O9材料?；瘜W方法Pechini法使用乙二醇取代水做溶劑減輕了硬團聚，比分散劑法制備的晶粒更加細小，最終制備出100nm左右的Ca3Co4O9粉體材料，并燒結出晶粒最細小且致密的Ca3Co4O9塊體。相比于物理機械球磨法，Pechi

3、ni法制備過程更加簡便、節(jié)能。
　　使用Pechini法通過調(diào)節(jié)溶劑中乙二醇和水的比例，制備出了不同晶粒大小的Ca3Co4O9材料，研究了晶粒尺寸對熱電性能的影響。結果發(fā)現(xiàn)晶粒尺寸減小使Ca3Co4O9電導率有一定損失，但提高了材料的Seebeck系數(shù)，最終晶粒細化使材料電學性能提高。電導率的損失是因為晶粒細化以后晶界散射增加，為了減弱這一影響，可在材料中摻雜導電性好的Ag第二相。通過在溶膠凝膠過程添加2％的硝酸銀引入Ag離子，X