鋇填充Skutterudite化合物的合成及其熱電性能研究.pdf

1、填充式Skutterudite化合物由于在中溫領(lǐng)域(600~800K)具有很高的載流子遷移率μ和較大的Seebeck系數(shù)α而引起人們的廣泛關(guān)注;但其熱導(dǎo)率κ較高,因而如何降低晶格熱導(dǎo)率κL,提高其熱電性能指數(shù)ZT值已成為研究的熱點.該研究通過二步固相反應(yīng)法合成了單相Ba填充的n型Ba<,y>Co<,4>Sb<,12>和p型Ba<,y>FeCo<,3>Sb<,12>化合物,并計算得到填充極限時的晶格常數(shù)α分別為0.9085nm、0.910

2、5nm,且隨Ba填充分?jǐn)?shù)y的增加而增加:研究了Ba填充分?jǐn)?shù)對其熱電性能的影響規(guī)律;在Ba0 <,8>FeCo<,3>Sb<,12>化合物中,添加不同含量的多壁碳納米管,考察其對熱電性能的影響.研究結(jié)果表明:對于n型Ba<,y>Co<,4>Sb<,12>化合物,隨Ba的填充分?jǐn)?shù)y的增加,電導(dǎo)率σ增加;賽貝克系數(shù)比CoSb<,3>的塞貝克系數(shù)α有一定程度的提高,尤其是在中溫部分有大幅度提高;晶格熱導(dǎo)率κL大幅度降低,并且隨Ba的填充分?jǐn)?shù)y的

3、增加而進一步下降;Ba<,0.8>Co<,4>Sb<,12>化合物在850K左右最大熱電性能指數(shù)ZT值達0.95.對于p型Ba<,y>FeCo<,3>Sb<,12>的化合物,隨Ba的填充分?jǐn)?shù)y的增加,電導(dǎo)率σ降低;在中溫部分賽貝克系數(shù)α比CoSb<,3>有大幅度提高;晶格熱導(dǎo)率κL大幅度降低,并且隨Ba的填充分?jǐn)?shù)y的增加而進一步下降,Ba<,0.8>FeCo<,3>Sb<,12>甚至降到2.2 Wm-1K-1;Ba<,0.8>FeCo<

4、,3>Sb<,12>化合物在850K附近最大熱電性能指數(shù)ZT值達0.75左右.對于含多壁碳納米管的Ba<,0.8>FeCo<,3>Sb<,12>化合物,隨著碳納米管添加量的增加,Ba<,0.8>FeCo<,3>Sb<,12>化合物電導(dǎo)率σ下降,添加量越大,下降幅度也越大;在相同溫度下,隨著碳納米管添加量的增加,塞貝克系數(shù)α下降;熱導(dǎo)率κ和晶格熱導(dǎo)率κL都大幅度下降;碳納米管含量為5％的晶格熱導(dǎo)率κL最小;該實驗到的最大熱電性能指數(shù)ZT值