氧化物熱電材料NaCo-,2-O-,4-的制備及性能研究.pdf

1、隨著可開采能源的日益減少,以及煤、石油、天然氣等使用引起的環(huán)境污染日趨嚴(yán)重,開發(fā)新的潔凈能源已迫在眉睫.氧化物熱電材料作為一種新型的能源轉(zhuǎn)化材料受到越來越廣泛的重視,其最大優(yōu)點(diǎn)是可以在氧化氣氛的高溫下長期工作,大多數(shù)無毒性、無污染而且制備簡單. 本研究采用PC(polymerized complex)和CAC(citric acid complex)法制備了NaCO<,2>O<,4>多晶材料,通過研究制備工藝參數(shù)對材料熱電性能的

2、影響,獲得了較為合理的制備工藝路線.并通過摻雜不同的元素來改善NaCO<,2>O<,4>熱電性能.同時(shí)采用DV-Xα(Discrete-variational-Xa)分子軌道理論對NaCO<,2>O<,4>和不同元素?fù)诫s的NaCO<,2>O<,4>分子簇進(jìn)行了電子結(jié)構(gòu)計(jì)算. PC和CAC方法制備NaCO<,2>O<,4>的工藝過程為:加熱回流4h,250℃初燒2h,800℃煅燒6h+900℃ 1.5h,900℃燒結(jié)18h.制得的

3、NaCO<,2>O<,4>塊體材料最佳性能即Seebeck系數(shù)約為1.17x10<'-3>V/K,電導(dǎo)率約為73.74S/cm.為了提高其熱電性能,用Ca和Ni分別對Na位和Co位進(jìn)行摻雜研究.實(shí)驗(yàn)證明隨著摻雜濃度的提高其電導(dǎo)率在增大,當(dāng)x=0.15為最佳,尤其在500℃以上其導(dǎo)電性能大大得到了提高,所以該材料適合在高溫下工作.摻雜Ca使材料的Seebeck系數(shù)也得到提高,但摻雜Ni對材料Seebeck系數(shù)的提高幅度要大于摻Ca.