Mg 2 Si基热电材料的高压合成及性能研究
发布时间：2023-02-25 18:57
热电材料能够实现热能和电能的直接转化,在温差发电和热电制冷领域有很高的应用前景。Mg2Si基化合物环境友好无毒害、成本低、地球储量丰富等优点。Mg2Si基热电材料熔点高、密度低、膨胀系数小,是一类重要的中温区热电材料。但是常压下合成Mg2Si基热电材料通常伴随着Mg的高温挥发和氧化问题,直接影响着合成产物的成分控制及性能调节。压力能够有效调控合成反应的生成焓,加快反应速度,抑制Mg的挥发和氧化,为改善材料的热电性能,提供了一种有效的合成手段。本文探索了Mg2Si基热电材料的高压合成,并研究了Sb/Bi掺杂对Mg2Si基热电材料热电性能的影响。本研究探索了Mg2Si化合物的高压合成工艺。采用高压方法制备了Mg2+ySi(y=0,0.05,0.1)样品并对样品的结构和热电性能进行了研究。研究发现:在不同的合成压力下可以合成立方晶体结构或和六方晶体结构的Mg2Si化合物。在1 GPa的压力下,可以合成单相的立方反萤石结...
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 热电材料研究背景及意义
1.2 热电效应及其应用
1.2.1 Seebeck效应
1.2.2 Peltier效应
1.2.3 Thomson效应
1.3 热电材料的性能表征
1.3.1 Seebeck系数
1.3.2 电导率
1.3.3 热导率
1.3.4 热电优值和转化效率
1.4 热电材料研究现状
1.4.1 几种典型的热电材料
1.4.2 热电材料的优化方法
1.4.3 高压技术在热电材料中的应用
1.5 Mg2X基热电材料的研究进展
1.5.1 Mg2X基热电材料的基本性质
1.5.2 Mg2Si基热电材料的制备方法
1.6 本文的研究思路和主要内容
第2章 Mg2Si的高压制备与点缺陷对热电性能影响研究
2.1 引言
2.2 Mg2Si热电材料的高压合成
2.2.1 高压设备简介
2.2.2 放电等离子烧结(SPS)系统简介
2.3 材料的性能测试方法
2.3.1 电输运性能和热导率的测量
2.3.2 霍尔系数的测量
2.4 Mg2Si化合物的高压合成方法
2.4.1 Mg2Si中点缺陷的研究
2.4.2 Mg2Si的高压制备探索
2.5 Mg2+ySi化合物块体样品的制备与测试方法
2.6 Mg2+ySi化合物样品热电性能分析
2.6.1 Mg2+ySi室温时的相分析与微观结构
2.6.2 Mg2+ySi化合物样品的电输运性能分析
2.6.3 Mg2+ySi样品的热输运性能分析
2.6.4 Mg2+ySi样品的ZT值分析
2.7 本章小结
第3章 Sb掺杂Mg2Si热电材料的高压合成及性能研究
3.1 引言
3.2 Mg2Si1-xSbx化合物样品的制备与测试方法
3.3 Mg2Si1-xSbx化合物样品形貌及室温输运性质
3.4 Mg2Si1-xSbx样品的热电性能
3.4.1 Mg2Si1-xSbx化合物样品的电输运性能分析
3.4.2 Mg2Si1-xSbx样品的热输运性能分析
3.4.3 Mg2Si1-xSbx样品的ZT值分析
3.5 Mg2Si1-xSbx样品热电性能稳定性的研究
3.6 本章小结
第4章 Bi掺杂Mg2Si热电材料的高压合成及性能研究
4.1 引言
4.2 Mg2Si1-xBix化合物的高压合成与测试方法
4.3 Mg2Si1-xBix样品的结构和室温输运性质
4.4 Mg2Si1-xBix样品的热电性能
4.4.1 Mg2Si1-xBix样品的电输运性能分析
4.4.2 Mg2Si1-xBix样品的热输运性能分析
4.4.3 Mg2Si1-xBix样品的ZT值分析
4.5 Mg2Si1-xBix样品热电性能热稳定性研究
4.6 本章小结
第5章 Sb掺杂Mg2Si0.4Sn0.6热电材料的高压合成及性能研究
5.1 引言
5.2 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx块体样品的高压制备探索
5.3 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的结构分析
5.4 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的室温输运性质
5.5 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的热电性能
5.5.1 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的电输运性能分析
5.5.2 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的热输运性能分析
5.5.3 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的ZT值分析
5.6 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品热电性能稳定性的研究
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3749011
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 热电材料研究背景及意义
1.2 热电效应及其应用
1.2.1 Seebeck效应
1.2.2 Peltier效应
1.2.3 Thomson效应
1.3 热电材料的性能表征
1.3.1 Seebeck系数
1.3.2 电导率
1.3.3 热导率
1.3.4 热电优值和转化效率
1.4 热电材料研究现状
1.4.1 几种典型的热电材料
1.4.2 热电材料的优化方法
1.4.3 高压技术在热电材料中的应用
1.5 Mg2X基热电材料的研究进展
1.5.1 Mg2X基热电材料的基本性质
1.5.2 Mg2Si基热电材料的制备方法
1.6 本文的研究思路和主要内容
第2章 Mg2Si的高压制备与点缺陷对热电性能影响研究
2.1 引言
2.2 Mg2Si热电材料的高压合成
2.2.1 高压设备简介
2.2.2 放电等离子烧结(SPS)系统简介
2.3 材料的性能测试方法
2.3.1 电输运性能和热导率的测量
2.3.2 霍尔系数的测量
2.4 Mg2Si化合物的高压合成方法
2.4.1 Mg2Si中点缺陷的研究
2.4.2 Mg2Si的高压制备探索
2.5 Mg2+ySi化合物块体样品的制备与测试方法
2.6 Mg2+ySi化合物样品热电性能分析
2.6.1 Mg2+ySi室温时的相分析与微观结构
2.6.2 Mg2+ySi化合物样品的电输运性能分析
2.6.3 Mg2+ySi样品的热输运性能分析
2.6.4 Mg2+ySi样品的ZT值分析
2.7 本章小结
第3章 Sb掺杂Mg2Si热电材料的高压合成及性能研究
3.1 引言
3.2 Mg2Si1-xSbx化合物样品的制备与测试方法
3.3 Mg2Si1-xSbx化合物样品形貌及室温输运性质
3.4 Mg2Si1-xSbx样品的热电性能
3.4.1 Mg2Si1-xSbx化合物样品的电输运性能分析
3.4.2 Mg2Si1-xSbx样品的热输运性能分析
3.4.3 Mg2Si1-xSbx样品的ZT值分析
3.5 Mg2Si1-xSbx样品热电性能稳定性的研究
3.6 本章小结
第4章 Bi掺杂Mg2Si热电材料的高压合成及性能研究
4.1 引言
4.2 Mg2Si1-xBix化合物的高压合成与测试方法
4.3 Mg2Si1-xBix样品的结构和室温输运性质
4.4 Mg2Si1-xBix样品的热电性能
4.4.1 Mg2Si1-xBix样品的电输运性能分析
4.4.2 Mg2Si1-xBix样品的热输运性能分析
4.4.3 Mg2Si1-xBix样品的ZT值分析
4.5 Mg2Si1-xBix样品热电性能热稳定性研究
4.6 本章小结
第5章 Sb掺杂Mg2Si0.4Sn0.6热电材料的高压合成及性能研究
5.1 引言
5.2 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx块体样品的高压制备探索
5.3 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的结构分析
5.4 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的室温输运性质
5.5 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的热电性能
5.5.1 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的电输运性能分析
5.5.2 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的热输运性能分析
5.5.3 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品的ZT值分析
5.6 Mg2(Si0.4Sn0.6)1-xSbx样品热电性能稳定性的研究
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
本文编号：3749011
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