掺杂对Ca 9 Zn 4.5 Sb 9 热电性能的影响
发布时间：2022-01-15 12:48
当今社会由于化石能源过度开采,环境污染严重,开发热电技术提高能源利用效率,已经成为研究热点之一。Zintl相化合物复杂的晶体结构与电子结构使其具有良好的热电性能,在热电领域有较大的应用潜力。Ca9Zn4.5Sb9为Zintl相化合物的一类,具有低的热导率,但较高的电阻率导致了材料低热电优值,本文尝试通过掺杂调节载流子浓度来降低材料的电阻率。本文通过高能球磨-热压方法合成Ca9Zn4.5-xAgxSb9、Ca9Zn4.5-xCuxSb9,研究了在Zn位分别掺Ag、Cu对Ca9Zn4.5Sb9热电性能的影响。结果表明,掺Ag使材料载流子浓度和载流子迁移率增加,电阻率降低,Seebeck系数变化不明显,673 K时x=0.2样品的功率因子比未掺杂提高了约20%,在873 K时,Ca
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热电材料研究现状[6]
4MPn11的晶体结构，黄色多面体是[MPn4]9-四面体，蓝色球是Pn3-阴离子，3个Pn3-构成阴离子链，绿色球体是A2 +阳离子[6]The crystal structure ofA14MPn11, yellow polyhedron is [MPn4]9-tetrahedron, blue sphePn3-anion, 3 Pn3-constitutes [Pn3]7-anion chain, green sphere isA2+cation-6-12 化合物Cd6Sb12结构类型最早于 2004 年报道[33]，并通过 Cd 位原子置换合成了稳类似物。2008 年报道了与 Sr11Cd6Sb12具有同种晶体结构的 Ba11Cd6Sb12[3构可以被看作是由聚阴离子[Cd6Sb12]22-带和二价 Ba2 +（或 Sr2 +）阳离子组 Zintl 相的形式标准。如图 1.3 所示，该结构可以描述为由双五角形管构成且无限的一维结构。[Cd6Sb12]22-的无限链沿着由 Ba2+阳离子隔开的 b 轴延b12是一种带隙（Eg）可能接近于 0.15 eV 的 p 型简并半导体[35]，由于相对导致了材料的热优值并不高，在 800 K 时 ZT 值仅接近于 0.2。为了调节电em 等人研究了在 Cd 位掺杂 Zn 原子，不改变样品的载流子浓度，但增加率，从而降低了电阻率，增加 Seebeck 系数，掺杂后晶格中原子大小和有
并没有改善热电性能，最终降低了 ZT 值[35]。Kazem 等人研究了在 Eu 位掺杂Yb 原子，虽然降低了材料的电阻率，但 Seebeck 系数也降低了，最后样品热优值降低了，文献还表明了热压烧结比 SPS 烧结具有更好的热电值传统制备 Eu11Cd6Sb12系列的方法是 Sn-flux 合成法，与 14-1-11 族化合物的合成方法相似，实验结果表明在所有样品中都存在过剩的 Sn，这对掺杂实验结果的影响很难确定，并且还影响对其他实验产生效应的分析[37]。因此，可能需要另一种纳米溶剂合成方法来排除 Sn 熔化以获得更好的热电性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zintl相材料热电性能的研究及其最新进展[J]. 杨艳,邢玉梅,曾志刚,张春,杨鹏辉,胡志宇. 材料导报. 2010(S2)
博士论文
[1]Sb基Zintl相化合物的结构与热电性能研究[D]. 吴震.山东大学 2017
本文编号：3590644
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热电材料研究现状[6]
4MPn11的晶体结构，黄色多面体是[MPn4]9-四面体，蓝色球是Pn3-阴离子，3个Pn3-构成阴离子链，绿色球体是A2 +阳离子[6]The crystal structure ofA14MPn11, yellow polyhedron is [MPn4]9-tetrahedron, blue sphePn3-anion, 3 Pn3-constitutes [Pn3]7-anion chain, green sphere isA2+cation-6-12 化合物Cd6Sb12结构类型最早于 2004 年报道[33]，并通过 Cd 位原子置换合成了稳类似物。2008 年报道了与 Sr11Cd6Sb12具有同种晶体结构的 Ba11Cd6Sb12[3构可以被看作是由聚阴离子[Cd6Sb12]22-带和二价 Ba2 +（或 Sr2 +）阳离子组 Zintl 相的形式标准。如图 1.3 所示，该结构可以描述为由双五角形管构成且无限的一维结构。[Cd6Sb12]22-的无限链沿着由 Ba2+阳离子隔开的 b 轴延b12是一种带隙（Eg）可能接近于 0.15 eV 的 p 型简并半导体[35]，由于相对导致了材料的热优值并不高，在 800 K 时 ZT 值仅接近于 0.2。为了调节电em 等人研究了在 Cd 位掺杂 Zn 原子，不改变样品的载流子浓度，但增加率，从而降低了电阻率，增加 Seebeck 系数，掺杂后晶格中原子大小和有
并没有改善热电性能，最终降低了 ZT 值[35]。Kazem 等人研究了在 Eu 位掺杂Yb 原子，虽然降低了材料的电阻率，但 Seebeck 系数也降低了，最后样品热优值降低了，文献还表明了热压烧结比 SPS 烧结具有更好的热电值传统制备 Eu11Cd6Sb12系列的方法是 Sn-flux 合成法，与 14-1-11 族化合物的合成方法相似，实验结果表明在所有样品中都存在过剩的 Sn，这对掺杂实验结果的影响很难确定，并且还影响对其他实验产生效应的分析[37]。因此，可能需要另一种纳米溶剂合成方法来排除 Sn 熔化以获得更好的热电性能。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zintl相材料热电性能的研究及其最新进展[J]. 杨艳,邢玉梅,曾志刚,张春,杨鹏辉,胡志宇. 材料导报. 2010(S2)
博士论文
[1]Sb基Zintl相化合物的结构与热电性能研究[D]. 吴震.山东大学 2017
本文编号：3590644
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