Na-,x-Co-,2-O-,4-基材料的制備和熱電性能研究.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(如太陽能等)進(jìn)行溫差發(fā)電，具有良好的綜合社會經(jīng)濟(jì)效益。層狀鈷基氧化物熱電材料由于具有優(yōu)良的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NaxCo2O4氧化物熱電材料作為研究對象，研制熱電材料性能參數(shù)測試裝置，研究制備工藝和摻雜對NaxCo2O4材料的結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響，探討提高該類材料整體性能的可能

2、途徑，為其日后在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用作出有益的探索研究。 NaxCo2O4是一種層狀過渡金屬氧化物，屬于P型熱電材料，由導(dǎo)電層和絕熱層交替排列而成。在該材料中，載流子與晶格之間有較強(qiáng)的相互作用，載流子濃度和載流子遷移率對其熱電性能起重要的影響作用。 本文中分別采用聚合合成法和檸檬酸法合成NaxCo2O4前驅(qū)粉體，以常壓燒結(jié)制備其塊體材料。研究發(fā)現(xiàn)：制備的前驅(qū)粉體成分均勻、雜質(zhì)少、顆粒細(xì)小，其中檸檬酸法制備的樣品熱電性能較佳。

3、成型燒結(jié)工藝對塊體樣品性能影響很大，根據(jù)正交試驗的結(jié)果，最佳參數(shù)組合為：45kN的成型壓力(壓強(qiáng)約570MPa)，1153K的燒結(jié)溫度和20小時燒結(jié)時間。 以Ag、Ca、Ni作為摻雜元素研究NaxCo2O4材料的摻雜改性問題。結(jié)果顯示：摻雜均未改變基體材料的晶體結(jié)構(gòu)，只是引入微量氧化物雜質(zhì)，摻雜后材料仍屬于P型熱電材料，其電阻率隨溫度升高而呈下降趨勢，Seebeck系數(shù)隨溫度升高而大致增大。三種摻雜元素都不同程度地改變了材料的熱