鉛的硫?qū)倩衔锛把趸颪a-,x-Co-,2-O-,4-熱電材料的研究.pdf

1、熱電材料是一種能將熱能和電能直接轉(zhuǎn)換的新型功能材料.本文綜合評述了熱電材料的國內(nèi)外發(fā)展過程,詳細(xì)介紹了熱電材料的基本理論知識,發(fā)現(xiàn)目前金屬化合物熱電材料應(yīng)用廣泛,氧化物熱電材料更具研究潛力和應(yīng)用價值.本論文工作主要研究了鉛硫?qū)倩衔镆约癗a<,x>Co<,2>O<,4>.氧化物熱電材料的合成與表征,分析了反應(yīng)條件對合成產(chǎn)物性能的影響,并詳細(xì)闡述了各自的反應(yīng)機(jī)理. 本文采用元素溶劑熱反應(yīng)合成出不同形貌的PbE(E=Te,Se)微晶

2、,通過自燃法結(jié)合粉末冶金工藝制備了具有高壓制性能的層狀粉末以及高度定向結(jié)晶的Na<,x>Co<,2>O<,4>氧化物熱電陶瓷材料.對所得反應(yīng)物進(jìn)行了X射線衍射(X-ray)分析,透射電鏡(TEM)與掃描電鏡(SEM)的分析,光致熒光光譜的表征.同時分析了Na的含量以及材料的致密度對氧化物熱電材料的seebeck系數(shù),電導(dǎo)率和熱電優(yōu)值的影響. 本論文的主要研究成果如下: 1.通過元素單質(zhì)溶劑熱法,在反應(yīng)溫度為180℃,反應(yīng)

3、時間為12h時可獲得高度結(jié)晶的樹枝狀PbTe微晶以及立方狀PbSe微晶.分析元素溶劑熱反應(yīng)的時間,溫度對合成產(chǎn)物形貌的影響,最終可以通過控制反應(yīng)時間,溫度而達(dá)到對合成產(chǎn)物的形貌可控. 2.通過分析PbE(E=Te,Se)微晶的熒光性質(zhì),可以看出PbE(E=Te,Se)微晶出現(xiàn)波峰的熒光發(fā)射波長基本一致,但波峰的強(qiáng)度存在顯著的差別.這種現(xiàn)象說明材料的性質(zhì)與樣品的微結(jié)構(gòu)以及缺陷密度之間存在著一定的關(guān)系,可以推斷出特定的結(jié)構(gòu)對于PbE

4、(E=Te,Se)微晶的光學(xué)性能是有著顯著的影響. 3.通過自燃法結(jié)合氣流粉碎工藝可以制備出粒度分布均勻,平均粒徑在2μm,具有層狀結(jié)構(gòu)的Na<,x>Co<,2>O<,4>超細(xì)粉末.較小的壓制模量說明獲得的粉末具有很好的壓制性能.所獲得的粉末結(jié)合傳統(tǒng)粉末冶金工藝,可以制備出具有高度定向結(jié)晶的氧化物熱電陶瓷Na<,x>Co<,2>O<,4>試樣,其Lotgering因子f達(dá)到了0.975. 4. Na<,x>Co<,2>O

5、<,4>熱電陶瓷材料中Na含量的增加提高了材料的seebeck系數(shù),降低了材料的電導(dǎo)率,但seebeck系數(shù)的增大幅度高于電導(dǎo)率降低幅度,因此Na<,x>Co<,2>O<,4>熱電陶瓷材料的功率因子也隨著Na含量的增加而增大.Na<,x>Co<,2>O<,4>熱電陶瓷材料的孔隙率大大降低了其電學(xué)性能,所以控制Na的揮發(fā)量,增加材料的致密度,提升材料的熱電性能將成為下一階段的研究重點(diǎn). 本文的研究為繼續(xù)開發(fā)鈷基氧化物以及金屬化合物