CaMnO3熱電材料的制備與改性研究.pdf

1、氧化物熱電材料以其高溫耐氧化的獨特性能,在新能源領域有重要的應用價值。CaMnO3是一種很有潛力的n型高溫氧化物熱電材料。CaMnO3的Seebeck系數(shù)較高,但電阻率也較高,因此熱電優(yōu)值并不高,通過摻雜調節(jié)載流子濃度可以很好地改善CaMnO3的熱電性能。本文選取不同元素針對CaMnO3的A位和B位進行摻雜,期望進一步改善CaMnO3的熱電性能。
　　本文采用固相反應法合成CaMnO3粉體,分別對A位摻雜Ce、Y、La元素,B位摻

2、雜Mo元素以及A、B位進行Pr-Cu共摻雜、Ce-Cu共摻雜,研究了摻雜量對CaMnO3熱電性能的影響,并用ZEM-3測試儀、LFA457測試儀測試了材料的熱電性能,用自制的熱電功率測試裝置測試單臂元件的輸出功率,同時運用XRD進行材料的結構分析。
　　結果表明:摻雜后的材料仍具有單相鈣鈦礦結構,空間點群仍為Pnma;摻雜只是引起了晶格畸變,并未改變其晶體結構。
　　A位 Ce、Y、La摻雜,均在一定程度上提高了 CaMnO

3、3的熱電性能。摻雜后,電阻率和Seebeck系數(shù)有明顯下降,熱導率也呈減小的趨勢,輸出功率有所提高。A位Ce摻雜量為0.03樣品的功率因子(PF)為8.82×10-5W·m-1·K-2,ZT值為0.08,樣品最大輸出功率為71mW,未摻雜樣品的最大輸出功率為14mW;A位Y摻雜量為0.07樣品的PF為8.04×10-5 W·m-1·K-2,ZT值為0.08,最大輸出功率為68mW;A位La摻雜量為0.04樣品的PF為8.60×10-5

4、W·m-1·K-2,ZT值為0.11。
　　B位Mo摻雜也在一定程度上提高了CaMnO3的熱電性能。摻雜后,電阻率、Seebeck系數(shù)以及熱導率都下降了,功率有所提高。在測試溫度為973K時,Mo0.02樣品的PF為1.01×10-4 W·m-1·K-2,ZT為0.08。在測試溫度約為600℃時,Mo0.02樣品的最大輸出功率為68mW。
　　共摻雜,包括A位摻Pr、B位摻Cu以及A位摻Ce、B位摻Cu,顯著的降低了CaMn