填充CoSb 3 热电材料的制备及性能研究

发布时间：2023-05-10 21:34

　　方钴矿材料作为最具潜力的中温区热电材料之一,其特殊晶体结构使其拥有成为“声子玻璃-电子晶体”的潜能,提升方钴矿材料的ZT值一直是科研工作者研究的重点。填充杂质原子、结构纳米化、复合第二相等手段都可以降低方钴矿热导率,从而提升整体热电性能。方钴矿的传统制备工艺是采用熔融-退火法制备粉末再进行烧结,这种方法制备周期较长,成本较高,且长期退火可能产生其他相杂质或者导致晶粒过度生长使材料热导率又有所回升。与传统制备方钴矿材料的工艺不同,本论文采用水热合成法,使用价格低廉的化合物原材料,利用高压釜内特殊的化学环境促进氧化还原反应以及包晶反应的进行,极大的缩短了合成时间,并且利用水热法独特的化学环境改善粉体的微观结构,纳米尺度的颗粒能够进一步降低了材料的热导率,达到了优化热电性能的目的。确定水热反应釜内的化学反应参数,可以进一步控制反应进程,计算反应热力学并确定反应原理,从而实现控制产物结构和反应进程,达到对反应过程的精确控制。此外,采用SPS烧结工艺,首先模拟计算了烧结颈的形貌变化过程,得出烧结时间和致密度及烧结尺寸的影响关系,综合考量得到最佳烧结时间,确定烧结参数,制备出方钴矿块体并完成相关性...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 热电材料的基本理论
    1.3 热电材料的制备工艺
        1.3.1 熔融退火法
        1.3.2 机械合金法
        1.3.3 水热/溶剂热法
    1.4 热电材料的烧结工艺
        1.4.1 热压烧结
        1.4.2 放电等离子体烧结
        1.4.3 微波烧结
    1.5 填充方钴矿基热电材料
        1.5.1 单填类方钴矿
        1.5.2 多填类方钴矿
        1.5.3 复合第二相方钴矿
    1.6 主要研究内容及意义
第2章 实验材料及方法
    2.1 实验材料及设备
    2.2 材料制备工艺
    2.3 结构性能表征
        2.3.1 微结构表征
        2.3.2 热电性能表征
第3章 水热反应釜内热力学分析
    3.1 引言
    3.2 水热反应的环境参数
        3.2.1 NaOH水溶液活度模型
        3.2.2 相平衡
        3.2.3 物料平衡
    3.3 反应过程的热力学分析
    3.5 烧结工艺参数的确定
        3.5.1 烧结温度和压力的确定
        3.5.2 烧结时间的确定
    3.6 本章小结
第4章 Ba填充方钴矿材料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 样品制备过程
    4.3 不同Ba浓度对Ba填充CoSb₃的结构和热电性能的影响
        4.3.1 X射线衍射分析
        4.3.2 显微结构分析
        4.3.3 电性能表征
        4.3.4 热性能分析
        4.3.5 热电优值评估
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
致谢



本文编号：3813528