固相反应快速制备铜掺杂方钴矿及其热电性质研究

发布时间：2025-01-09 06:48

　　 采用固相反应法在制备温度923 K,保温时间约30 min的条件下,快速合成了铜掺杂方钴矿Cu_xCo₄Sb₁₂（x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9）,对样品进行了物相结构（XRD）、微观结构和不同温度条件下的热电性质测试分析。结果表明,所制备的样品Cu_xCo₄Sb₁₂在0≤x≤0.7的范围内均为单相的方钴矿结构,样品含有许多微气孔,晶粒细小,平均直径在微纳米级。当测试温度为696 K时,样品Cu_0.1Co₄Sb₁₂获得最低电阻率为48.71μΩ·m。在测试温度为462 K时,样品Cu_0.3Co₄Sb₁₂获得最大Seebeck系数为233.14μV/K。样品Cu_0.1Co₄Sb₁₂在测试温度为578 K时,获得最大的ZT值为0.24。

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【部分图文】：

图1 样品CuxCo4Sb12的XRD谱

图2(a)为样品Cu0.3Co4Sb12经过细砂纸打磨抛光后的背散射照片,图2(b)为根据XRD谱和谢乐公式计算得到的晶格常数与掺杂量之间的关系,由于掺杂量x=0.9时样品出现了铜的杂质峰,因此晶格常数仅计算到x=0.7。从图2(a)可以看出,样品显微衬度比较均匀,由于样品具有复....

图2 样品Cu0.3Co4Sb12的背散射照片和铜掺杂方钴矿的晶格常数

图1样品CuxCo4Sb12的XRD谱图3是样品CuxCo4Sb12的断面微观形貌。从图3可以看出样品在固相反应制备过程中产生了许多微气孔和复杂的晶界,微气孔的平均直径约10μm。样品复杂的微气孔结构,可以阻滞传热效应,从而降低材料的总体热导率。样品CuxCo4Sb12的晶粒....

图3 固相反应法制备CuxCo4Sb12的SEM照片

式中,ρ为电阻率,n为载流子浓度,e为电子电量,μ为载流子迁移率。铜元素掺杂方钴矿显著增大了载流子的浓度,从而导致电阻率显著降低。测试温度的升高,导致样品内部载流子受激发增大了载流子迁移率,从而使样品的电阻率随测试温度的升高而减小。当测试温度为696K时,样品Cu0.1Co4S....

图4 样品CuxCo4Sb12的电阻率与温度关系

图3固相反应法制备CuxCo4Sb12的SEM照片图5样品CuxCo4Sb12的Seebeck系数与温度关系

本文编号：4025320