复合层状氧化物热电材料的性能研究

发布时间：2017-04-20 15:15

  本文关键词：复合层状氧化物热电材料的性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着工业的快速发展,能源供应日益短缺,环境友好的可再生能源技术成为人们研究的关注重点,其中热电转化技术是人们研究的重点之一。热电技术的研究主要集中在开发新的热电材料以及如何对现有的热电材料进行改性。本论文拟以目前受到研究工作者广泛关注的层状热电材料为研究对象,主要包括BiCuXO (X= Se, Te)基和Bi2Sr2Co2Oy基两类层状氧化物热电材料。采用复合的方法来优化这两类材料的电导率或者热导率,并进一步研究复合对其热电性能的影响。主要研究工作如下：1 BiCuTeO与BiCuSeO复合对热电性质影响的研究通过对比球磨前后BiCuSeO和BiCuTeO陶瓷的电输运结果,发现球磨可以提高陶瓷样品的电导率。经过球磨成功制备了结构稳定成分均匀的(1-x)BiCuSeO+xBiCuTeO复合陶瓷,对其热电性质进行研究发现,随着体系中BiCuTeO成分的增多,样品的电导率有了很大的提高,这是因为BiCuSeO电导率比较低而BiCuTeO电导率比较高,从而提高了体系的电导率,使得0.9BiCuSeO+0.1BiCuTeO的样品ZT值与BiCuSeO相比有了很大的提升。但是由于BiCuTeO的Seebeck系数较低,所以0.1BiCuSeO+0.9BiCuTeO的样品ZT值与BiCuSeO相比变化不大。2、Bi2Sr2Co2Oy复合碳对热电性质影响的研究采用光学浮区法生长了结构稳定成分均匀的(1-x)Bi2Sr2Co2Oy+xC复合单晶体系,对其热输运性质进行研究发现,分别复合碳纳米管和多孔碳后,样品的热导率都有所降低,这是因为碳材料的结构疏松多孔,晶体结构空隙大,提高了晶格声子散射的能力,从而降低了晶格热导率。但是对该体系的电输运性质进行研究发现,复合碳材料后,电导率也降低了几个数量级,这是因为碳纳米管和多孔碳的导电性都不好,降低了载流子迁移率导致的。通过上述研究,我们对层状结构的BiCuXO (X=Se, Te)和Bi2Sr2Co2Oy体系的微结构、电输运和热输运有了更深的理解。对于BiCuXO (X=Se, Te)体系,通过复合的方法可以提高热电性能,但复合的时候量要适度,把握好电导率和Seebeck系数的平衡是关键问题。应多次尝试改变复合的量,找到一个最佳组合点使功率因子达到最大,从而最大程度地提升材料的热电性能。对于(1-x)Bi2Sr2Co20y+xC体系,应选择复合烯化碳材料,由于这一类材料的导电性很好,能够实现降低热导率的同时提高电导率,提升Bi2Sr2Co2Oy基材料的热电性能。
【关键词】：层状热电氧化物 复合 热电性能
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-25
• 1.1 引言12
• 1.2 热电效应和热电材料12-15
• 1.2.1 热电效应12-14
• 1.2.2 热电效应和热电材料的应用14-15
• 1.3 热电性能的提升方法15-18
• 1.3.1 热电性能的基本参数15-17
• 1.3.2 提升热电性能的方法17-18
• 1.4 氧化物热电材料的研究进展18-24
• 1.4.1 Na-Co-O体系19-20
• 1.4.2 Ca-Co-O体系20
• 1.4.3 Bi-Sr-Co-O体系20-21
• 1.4.4 BiCuSeO体系21-23
• 1.4.5 热电材料的复合23-24
• 1.5 选题意义和研究内容24-25
• 1.5.1 选题意义和目的24
• 1.5.2 研究内容24-25
• 第二章 样品制备与表征方法25-35
• 2.1 实验材料与仪器设备25-26
• 2.1.1 主要化学试剂25
• 2.1.2 主要实验仪器和实验设备25-26
• 2.2 样品的制备26-32
• 2.2.1 单晶样品的生长26-28
• 2.2.2 陶瓷样品的制备28-31
• 2.2.3 多孔碳的制备31-32
• 2.3 材料的表征方法32-33
• 2.3.1 表面形貌表征32-33
• 2.3.2 样品结构分析33
• 2.4 输运性能测试33-34
• 2.4.1 低温电输运测试33-34
• 2.4.2 热电参数测试34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 BiCuTeO与BiCuSeO复合对热电性质的影响35-50
• 3.1 引言35
• 3.2 (1-x)BiCuSeO+xBiCuTeO陶瓷的制备与表征方法35-36
• 3.2.1 陶瓷制备35
• 3.2.2 表征方法35-36
• 3.3 (1-x)BiCuSeO+xBiCuTeO的结构和成分分析36-40
• 3.3.1 (1-x)BiCuSeO+xBiCuTeO的XRD36-39
• 3.3.2 (1-x)BiCuSeO+xBiCuTeO的EDS Mapping39-40
• 3.4 (1-x)BiCuSeO+xBiCuTeO的热电性质研究40-48
• 3.4.1 BiCuSeO和BiCuTeO的球磨前后对比40-43
• 3.4.2 BiCuSeO和BiCuTeO的热稳定性43-45
• 3.4.3 (1-x)BiCuSeO+xBiCuTeO的电输运45-46
• 3.4.4 (1-x)BiCuSeO+xBiCuTeO的热输运46-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第四章 Bi_2Sr_2Co_2O_y复合碳对热电性质的影响50-55
• 4.1 引言50
• 4.2 (1-x)Bi_2Sr_2Co_2O_y+xC单晶生长与表征方法50-51
• 4.2.1 单晶生长50
• 4.2.2 表征方法50-51
• 4.3 (1-x)Bi_2Sr_2Co_2O_y+xC的实验结果与讨论51-54
• 4.3.1 (1-x)Bi_2Sr_2Co_2O_y+xC的结构与成分分析51-52
• 4.3.2 (1-x)Bi_2Sr_2Co_2O_y+xC的输运性质分析52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 5.1 工作总结55
• 5.2 展望55-57
• 参考文献57-65
• 硕士期间发表文章65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 高榆岚;杨娜;丁学凤;王光艳;许天辉;张卫华;;提高热电材料性能的途径[J];现代商贸工业;2015年17期

2 徐国栋;陈哲;;提高热电材料优值的方法研究(英文)[J];南昌工程学院学报;2013年01期

3 ;Thermoelectric Characterization of (Na_(1-y)M_y)_(1.6)Co_2O_4(M=K, Ca, Sr)[J];Journal of Materials Science & Technology;2006年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 董松涛;层状热电氧化物晶体的生长与输运性质研究[D];南京大学;2015年

  本文关键词：复合层状氧化物热电材料的性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：318954