SrTiO 3 纤维/镧镝双掺SrTiO 3 复合陶瓷的制备及热电性能研究

发布时间：2023-01-15 13:09

　　钙钛矿型Sr Ti O3是有望得到工业应用的高温n型热电材料之一。但其热导率偏高,电导率随温度升高而下降,导致Sr Ti O3热电性能不高。本文通过镧镝元素的双掺提升Sr Ti O3的电导率,Sr Ti O3纤维的引入降低材料热导率,从而提高Sr Ti O3基材料热电性能。本论文利用溶胶-凝胶法制备La、Dy双掺的Sr Ti O3粉体,水热法制备Sr Ti O3基纤维,研究La、Dy和Sr配比及Sr Ti O3基纤维的加入对Sr Ti O3陶瓷物相组成、组织结构以及烧结性能的影响;并研究其在50-500°C温度范围内,对Sr Ti O3陶瓷电导率、Seebeck系数、功率因子、热导率及ZT值的影响规律,为开发新型热电氧化物材料提供新的思路。首先,研究了Sr含量对La0.1Dy0.1Sr1-0.2y Ti O3（y=1,1.1,1.25,1.5）系列陶瓷结构及热电性能的影响。研究发现,Sr含量的降低显著提高了材料的电导率,却使Seebeck系数略有降低、热导率增大。其中,y=1.25试样的热电性能最佳,其功率因子在200°C时达到最大,为997μW·m-1·K-2;其ZT值在500°C时... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 热电理论基础
        1.2.1 热电效应
        1.2.2 热电性能参数
    1.3 SrTiO_3 陶瓷热电性能的研究进展
        1.3.1 SrTiO_3 的结构
        1.3.2 SrTiO_3 陶瓷粉体的合成工艺
        1.3.3 SrTiO_3 陶瓷常用烧结工艺
        1.3.4 SrTiO_3 的掺杂改性
        1.3.5 纤维复合材料
    1.4 主要研究内容
第2章 实验材料与研究方法
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 样品制备
        2.3.1 镧镝双掺钛酸锶粉体的制备
        2.3.2 镧镝双掺钛酸锶陶瓷的制备
        2.3.3 水合二氧化钛纤维的制备
        2.3.4 SrTiO_3 纤维的制备
        2.3.5 钛酸锶基复合陶瓷材料的制备
    2.4 主要测试方法
        2.4.1 陶瓷致密度测试
        2.4.2 X射线衍射分析
        2.4.3 扫描电镜（SEM）测试
        2.4.4 热电性能测试
第3章 镧镝双掺SrTiO_3 陶瓷的热电性能
    3.1 前言
    3.2 La0.1 Dy0.1Sr1- 0.2yTiO_3 陶瓷
        3.2.1 物相分析
        3.2.2 组织结构
        3.2.3 热电性能
    3.3 La_(0.1)Dy_xSr_(1-1.25(0.1+x))TiO_3 陶瓷
        3.3.1 物相分析
        3.3.2 组织结构
        3.3.3 热电性能
    3.4 本章小结
第4章SrTiO_3 纤维表征及其对复合陶瓷热电性能影响
    4.1 SrTiO_3 纤维的表征
        4.1.1 原料配比（Sr:Ti）对SrTiO_3 纤维的影响
        4.1.2 前驱体溶液Sr~(2+)浓度对SrTiO_3 纤维的影响
        4.1.3 水热时间对SrTiO_3 纤维的影响
        4.1.4 水热温度对SrTiO_3 纤维的影响
    4.2 复合陶瓷的结构表征
        4.2.1 物相组成
        4.2.2 组织结构
    4.3 复合陶瓷的热电性能
        4.3.1 电导率
        4.3.2 Seebeck系数S
        4.3.3 功率因子
        4.3.4 热导率
        4.3.5 ZT值
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高优值系数In4Se3多晶的制备及其热电输运特性[J]. 赵然,马立民,郭福,胡扬端瑞,舒雨田.  无机材料学报. 2015(03)
[2]钛酸锶掺杂改性研究进展[J]. 常亮亮.  材料开发与应用. 2014(01)
[3]空位缺陷对单晶硅薄膜热导率影响的分子动力学模拟研究[J]. 张兴丽,孙兆伟.  材料导报. 2011(12)
[4]KDC法合成四钛酸钾纤维的反应机制研究[J]. 王福平,姜兆华,宋英,清水纪夫,五十岚香,李克勤.  硅酸盐学报. 1999(04)

硕士论文
[1]稀土元素Sm掺杂SrTiO3输运以及热电性能的研究[D]. 曹志群.哈尔滨工业大学 2010
[2]助烧剂对LaCoO3陶瓷烧结性能及热电性能的影响[D]. 柳雪.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3731090