固相反应温度对铜碲掺杂方钴矿电学性质的影响
发布时间：2021-03-24 07:54
采用固相反应法在制备温度763～923 K、保温时间～30 min的条件下,快速合成了方钴矿型多晶体化合物CuxCo4Sb11.7Te0.3（0≤x≤0.4）。采用X射线衍射仪（XRD）测试分析了样品的相组成,通过扫面电子显微镜对样品进行了微观结构测试,并研究了不同样品在室温附近的电学性质。结果表明:所制备的样品均为单相的方钴矿结构,样品内部含有许多微孔,样品的晶粒直径在纳米级。随着制备温度的升高样品的Seebeck系数绝对值增大,而其电阻率降低导致功率因子随制备温度的升高而显著增大。当制备温度773 K时样品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3在室温附近获得最大绝对值的Seebeck系数172.16μV/K,当制备温度923 K,样品Cu0.1Co4Sb11.7Te0.3在室温附近获得最低电阻率2.07 mΩ·cm,并在此...
【文章来源】：云南化工. 2020,47(08)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
样品CuxCo4Sb11.7Te0.3的X射线衍射图谱
图2是固相反应烧结温度893 K保温时间30min时，样品Cu0.3Co4Sb11.7Te0.3的内部断面微观形貌。从放大倍数较小的图2(a)看出，样品内部均匀含有许多微孔，微气孔的平均直径在10μm以下。从微米尺度范围的扫描电子显微照片图2(b)看出，铜碲共掺杂方钴矿的样品由大量颗粒状无序排列堆积的晶粒组成。所有晶粒尺寸较小，大部分处于500纳米以下，晶粒间存在许多纳米级的微气孔。均匀细小的气孔结构和细化纳米晶体结构，有助于降低铜填充碲置换方钴矿的热导率从而优化其热电性质[11,12]。2.2 不同制备温度下样品CuxCo4Sb11.7Te0.3的电学性质分析
固相反应法在不同温度下所制备的样品CuxCo4Sb11.7Te0.3Seebeck系数与制备温度的依赖关系如图3所示。从图3中看出，样品的Seebeck系数为负值，表明所合成的样品载流子类型为电子。随着制备温度的增大，不同掺杂量的样品Seebeck系数绝对值呈现增大的趋势，这是由于制备温度是固相反应进行的主要驱动力，当制备温度较高时有利于反应的快速进行，从而制备出铜碲掺杂进入晶格结构而非聚集在晶界的方钴矿热电材料。同一制备温度，除样品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3之外，其它样品随着Cu元素填充含量的增大，Seebeck系数绝对值也有增大的趋势。在制备温度773 K时的样品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3在室温下测的Seebeck系数获得的绝对值最大为172.16μV/K。图4为不同制备温度下样品CuxCo4Sb11.7Te0.3的电阻率随制备温度的变化趋势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]固相反应法快速制备纳米结构CoSb3及其热电性能（英文）[J]. 秦丙克,籍永华,白志玲,黄润,张金柱. 稀有金属材料与工程. 2019(10)
[2]SPS烧结工艺对填充方钴矿热电性能的影响[J]. 周振兴,陆晓芳,王连军,顾士甲. 中国材料进展. 2019(06)
[3]SnTe热电材料的制备与性能[J]. 禹劲秋,袁国才,李艳红,罗德福,张勤勇. 材料热处理学报. 2019(04)
[4]微波快速合成碲掺杂方钴矿及其性能研究[J]. 高文圣,雷鹰,李雨,万润东,马雷强,郑睿. 金属功能材料. 2019(01)
[5]Bi2O3对CaMnO3热电材料微观结构和高温电性能的影响研究[J]. 李翠芹,陈前林,江晓霞,肖姝,陈阳. 中国陶瓷. 2018(12)
[6]Yb填充下Ni与Te替代对CoSb3热电性能的影响[J]. 王晓军,王文杰. 金属功能材料. 2018(05)
[7]n型填充方钴矿热电材料的快速制备研究（英文）[J]. 姚铮,仇鹏飞,李小亚,陈立东. 无机材料学报. 2016(12)
本文编号：3097366
【文章来源】：云南化工. 2020,47(08)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
样品CuxCo4Sb11.7Te0.3的X射线衍射图谱
图2是固相反应烧结温度893 K保温时间30min时，样品Cu0.3Co4Sb11.7Te0.3的内部断面微观形貌。从放大倍数较小的图2(a)看出，样品内部均匀含有许多微孔，微气孔的平均直径在10μm以下。从微米尺度范围的扫描电子显微照片图2(b)看出，铜碲共掺杂方钴矿的样品由大量颗粒状无序排列堆积的晶粒组成。所有晶粒尺寸较小，大部分处于500纳米以下，晶粒间存在许多纳米级的微气孔。均匀细小的气孔结构和细化纳米晶体结构，有助于降低铜填充碲置换方钴矿的热导率从而优化其热电性质[11,12]。2.2 不同制备温度下样品CuxCo4Sb11.7Te0.3的电学性质分析
固相反应法在不同温度下所制备的样品CuxCo4Sb11.7Te0.3Seebeck系数与制备温度的依赖关系如图3所示。从图3中看出，样品的Seebeck系数为负值，表明所合成的样品载流子类型为电子。随着制备温度的增大，不同掺杂量的样品Seebeck系数绝对值呈现增大的趋势，这是由于制备温度是固相反应进行的主要驱动力，当制备温度较高时有利于反应的快速进行，从而制备出铜碲掺杂进入晶格结构而非聚集在晶界的方钴矿热电材料。同一制备温度，除样品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3之外，其它样品随着Cu元素填充含量的增大，Seebeck系数绝对值也有增大的趋势。在制备温度773 K时的样品Cu0.2Co4Sb11.7Te0.3在室温下测的Seebeck系数获得的绝对值最大为172.16μV/K。图4为不同制备温度下样品CuxCo4Sb11.7Te0.3的电阻率随制备温度的变化趋势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]固相反应法快速制备纳米结构CoSb3及其热电性能（英文）[J]. 秦丙克,籍永华,白志玲,黄润,张金柱. 稀有金属材料与工程. 2019(10)
[2]SPS烧结工艺对填充方钴矿热电性能的影响[J]. 周振兴,陆晓芳,王连军,顾士甲. 中国材料进展. 2019(06)
[3]SnTe热电材料的制备与性能[J]. 禹劲秋,袁国才,李艳红,罗德福,张勤勇. 材料热处理学报. 2019(04)
[4]微波快速合成碲掺杂方钴矿及其性能研究[J]. 高文圣,雷鹰,李雨,万润东,马雷强,郑睿. 金属功能材料. 2019(01)
[5]Bi2O3对CaMnO3热电材料微观结构和高温电性能的影响研究[J]. 李翠芹,陈前林,江晓霞,肖姝,陈阳. 中国陶瓷. 2018(12)
[6]Yb填充下Ni与Te替代对CoSb3热电性能的影响[J]. 王晓军,王文杰. 金属功能材料. 2018(05)
[7]n型填充方钴矿热电材料的快速制备研究（英文）[J]. 姚铮,仇鹏飞,李小亚,陈立东. 无机材料学报. 2016(12)
本文编号：3097366
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