Ag/Yb0.35Co4Sb12热电复合材料的制备及热电性能研究

方钴矿作为性能优异的中温区热电材料而备受关注,如何进一步提升其热电性能是目前研究的热点和难点.本文采用"熔融-退火"结合放电等离子烧结(SPS)的简易方法,成功的制备出了具有不同Ag含量的热电复合材料,并研究了Ag的引入对基体材料热电性能的影响.结果表明,由于Ag的引入,使得电导率(σ)得到显著提升;除此之外,方钴矿与Ag界面之间的能量过滤效应以及基体能带受到Ag的影响,使得赛贝克系数(α)绝对值得到了显著提高;热导率(κ)虽有小幅提升,但得益于高功率因子,最终使得Ag/Yb0.35 Co4 Sb12复合材料的热电性能得到了大幅度提高.特别是当Ag含量为0.5wt;时,热电优值(ZT)在800 K达到1.28,相较于基体提高了44.3;.     

Sr掺杂对Ca3Co4O9基材料热电性能的影响

采用溶胶-凝胶法,结合常压烧结工艺制备了Ca3-xSrxCo4O9(x=0～0.5)热电陶瓷材料,并对材料的热电性能进行了测试。结果表明,Sr掺杂对Ca3Co4O9基材料的热电性能有较大影响。随着掺杂量的增加,电导率逐渐增大,Seebeck系数略有减小。Sr掺杂能显著降低热导率,而且随着掺杂量的增加,热导率的下降幅度逐渐增大。Sr掺杂显著改善Ca3Co4O9材料的热电性能,当掺杂量为0.5时获得最佳热电性能,573 K时Z值达1.07×10-4 K-1。     

rGO/Ag0.005 Sn0.995 Se热电复合材料的制备及性能研究

为了实现石墨烯纳米相在基体中的均匀分散,提高多晶SnSe的热电性能,本文首先利用熔炼法合成了多晶Ag0.005 Sn0.995 Se材料,然后采用液相沉淀法实现了Ag0.005 Sn0.995 Se与氧化石墨烯(GO)均匀复合,再经过氢气还原和SPS烧结制备得到rGO/Ag0.005 Sn0.995 Se复合材料.研究结果表明,复合rGO显著提高了载流子迁移率,电导率由基体的33.64 S/cm提高到39.29 S/cm.同时第二相rGO的引入,增加了晶界数量,增强了声子散射,降低了热导率.当复合rGO量为0.50wt; 时,在垂直热压方向上获得了最高的ZT值0.73(773 K).     

(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05熔炼冷压烧结材料的制备及其热电性能的研究

本文采用熔炼冷压烧结法制备了n型赝三元(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05熔炼冷压烧结热电材料,分析了材料的微观结构并测试了材料的热电性能.研究表明:烧结有利于提高材料的热电性能;n型赝三元熔炼冷压烧结热电材料的热电性能沿垂直于冷压压力方向存在优化取向.     

Fe掺杂CoSb3化合物的热电性能及电子结构研究

采用机械合金化结合冷等静压的方法制备了Co4-xFexSb12化合物,探讨了Fe掺杂对化合物热电性能的影响;利用基于密度泛函理论赝势平面波的方法对Fe掺杂前后的CoSb3的电子结构进行了计算.结果表明:在Co4-xFexSb12化合物中Fe的固溶极限x在0.3～0.5之间;CoSb3的费米而位于导带和价带之间,其电阻率随温度的升高而降低,为非简并半导体;Fe掺杂后费米面进入价带,使其成为P型简并半导体,电阻率较掺杂前大大降低并随温度的升高而增加;本实验条件下,Co37Fe0.3Sb12化合物的功率因子在600 K时出现1406.31μW/ m·K2的最高值,是未掺杂试样的功率因子最高值的7.4倍.     

高热导率Si3N4陶瓷的高压合成及性能研究

在高温高压条件下(HPHT,4 ～5 GPa,1430 ～1530℃),采用高压烧结技术,利用Y2O3、MgO作为烧结助剂,通过和不同质量配比的氮化硅(a-Si3N4,β-Si3N4)粉体复合,制备了具有高热导率和高致密性的Si3N4陶瓷.本实验采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱EDS、热导率测定仪、维氏硬度计对样品进行了分析和表征,研究了压强、烧结温度、保温时间对热导率和致密性的影响.结果 表明:超高压条件有效降低了烧结温度,缩短了烧结时间.当烧结条件在5 GPa,1490℃,1h时,其硬度为16.5 GPa,此时β-Si3N4复合陶瓷的致密化最优,气孔率(0.26;)和晶格缺陷显著改善.研究发现适当的延长烧结时间可以促进晶粒正常长大,同时产生较高的热导率,最高可达到64.6W/(m· K).     

碳纳米管增强氮化铝陶瓷的初步研究

本文采用高热导率、高力学性能的碳纳米管,利用热压烧结工艺制备碳纳米管增强氮化铝陶瓷,对该材料的结构和性能进行了初步研究。结果表明:碳纳米管的加入影响了复合材料的力学性能和导热性能的提高。随碳纳米管含量增加,复合材料的力学性能和导热性能明显降低,当碳纳米管含量为3 wt%时有所上升,而后再下降。     

MoSi2-SiC复合材料制备及抗热震性能研究

本文采用直接熔渗法制备二硅化钼-碳化硅(MoSi2-SiC)复合材料.以碳化硅(SiC)(粒度为0～2.5 mm、≤240目)为主要原料,水溶性树脂为结合剂,经混炼、成型、烘干后得到SiC坯体,再用二硅化钼(MoSi2)(D50 =3μm)粉末掩埋SiC坯体,在真空条件下2000℃保温3h进行熔渗烧结,制备出MoSi2-SiC复合材料.采用阿基米德排水法研究了MoSi2-SiC复合材料的显气孔率、体积密度;采用三点抗弯法测试了MoSi2-SiC复合材料1400℃抗折强度;采用热线法测试了MoSi2-SiC复合材料导热系数;采用X射线衍射测试了MoSi2-SiC复合材料的物相组成;采用SEM测试了MoSi2-SiC复合材料的显微结构;分别采用风冷法和水冷法对比研究了MoSi2-SiC复合材料、重结晶碳化硅(R-SiC)、氮化硅-碳化硅(Si3N4-SiC)三种材料抗热震性.结果表明:MoSi2在烧结过程中部分发生分解,生成了Mo5Si3,MoSi2、Mo5Si3填充于SiC的内部并实现烧结致密化,使MoSi2-SiC复合材料的显气孔率显著降低至5.7;,体积密度为3.59 g.cm-3.MoSi2-SiC复合材料中MoSi2、Mo5Si3含量分别为10wt; ～ 15wt;、3wt; ～ 5wt;.1000℃下MoSi2-SiC的导热系数为46.5W·m-1 ·K-1,显著高于R-SiC(28.3 W.m-1.K-1)材料、Si3N4-SiC(16.8 W.m-1.K-1)材料.综上所述,MoSi2-SiC复合材料的抗热震性能显著优于R-SiC材料、Si3N4-SiC材料.     

GC含量对热压烧结GC/AlN复相材料性能的影响

采用热压烧结工艺,以氮化铝(AlN)和玻璃碳(GC)为原料、Y2O3作烧结助剂,在氩气氛下烧结制备GC/AIN复相材料.研究了玻璃碳的添加量对复相材料的烧结性能、相组成、显微结构、介电性能以及热导率的影响.结果表明:随着玻璃碳添加量的增加,试样的显气孔率逐渐增大,玻璃碳的添加对试样的烧结有一定的抑制作用.当GC的添加量为7;时,试样的相对介电常数达到最大值,当GC的添加量为3;时,试样的介电损耗最高.玻璃碳的添加量在0～11;范围内时,随着玻璃碳的添加,当添加的玻璃碳含量为11;时,复相材料的热导率最低为48.9W/m·K.     

Co包覆Al2O3/TiC复相陶瓷的力学性能与抗热震性能

不同Co含量Al2O3/TiC复相陶瓷的力学性能测试结果表明,综合力学性能最佳的复合材料含Co量为8;质量分数.采用急冷-强度法表征了单相Al2O3、Al2O3/TiC及Co包覆Al2O3/TiC三种材料的抗热震性能.单次热震结果表明,Co包覆Al2O3/TiC的抗热震性能是最佳的.SEM观察发现,随着热震温度的升高,材料的致密度越来越低,力学性能大幅下降,从而导致了抗热震性能的降低.循环热震结果表明,随循环次数的增加,ATC复合材料的抗热震性越来越差.Co的少量添加,虽然对复合材料的热物理性能改变较小,但却较大幅度地提高了ATC复合材料的力学性能,有效缓解了热应力,从而提高了ATC复合材料的抗热震能力.     

Bi掺杂对Ca3-xBixCo4O9氧化物微观结构和热电性能的影响

采用固态反应法制备Ca3-xBixCo4O9 (0.0≤x≤0.45)样品,并研究了Bi掺杂对样品的微观结构和热电性能的影响.XRD与SEM结果显示,在含Bi样品中形成了c轴取向的结构,x=0.3和x=0.45样品具有大的晶粒取向度和晶粒尺寸,这就导致了这两个样品具有较高的电导率.由于Bi3+替代Ca2+降低了载流子浓度,样品的塞贝克系数随Bi含量的增加而增加.在1000 K,x=0.3样品的功率因子可达2.77×10-4 W/m·K2,这一数值与利用热压法制备的Ca3Co4O9样品的功率因子相当.     

Ca3-xCexCo4O9+δ陶瓷的制备与电输运性能

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了掺Ce的钴酸钙(Ca3Co4O9+δ)陶瓷,通过TG-DSC、XRD和SEM对样品进行表征,研究了Ce掺杂对电导率、Seebeck系数和功率因子的影响。结果表明:陶瓷样品的断面形貌呈片层状。随着Ce掺杂量的增加,样品的导电机制发生变化,测试温度范围内样品的电导率和功率因子下降,Seebeck系数先增加后下降。     

Co掺杂改性CaTi2O4(OH)2纳米片的溶剂热制备及电化学性能

利用无水氯化钙-钛酸四正丁酯-无水乙醇体系,通过掺杂Co元素,用溶剂热法制备了CaTi2O4(OH)2片状结构.利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的显微结构进行检测分析,并利用CHI660E电化学工作站测试掺杂样品电化学性能,研究掺入Co元素对CaTi2O4 (OH)2样品的物相结构、微观形貌以及其电化学性能的影响.实验结果表明:随着钴离子掺入量增加样品的比电容先增加后减小,当Co掺杂量为2;样品的电化学性能最优,且在10 mA/cm2的工作电流密度下,其比电容为496.3 F·g-1.     

Changes of Auger parameter in doped SnO2 powders

Doped SnO₂ powders were studied using X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS). The Auger parameters (AP) for Sn and different doping elements were determined. A dependence of the Auger parameter on the doping element and doping concentration was observed. The detected shift could be correlated with the electrical properties of the studied samples as well as with the formation of a second phase and a segregation layer at the surface. Bulk doping with elements having a valency greater than 4 (Sb), leads to an increase of the electron density connected with a decrease of resistivity. In this case we can observe the shift of the AP to higher values. This means that the relaxation of the electron holes is energetically more favourable for Sb doped than for pure tin oxide. On the other side, doping with elements the valency of which is less than 4 (In) on tin sites leads to a decrease in electron density and causes an increase of resistivity of the material. We observe in this case a shift of the AP to lower values due to lower relaxation energy. (© 2003 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Yb3+:YVO4晶体的生长及光谱性能研究

采用提拉法生长出光学质量优良的Yb3+:YVO4晶体,研究生长过程中工艺参数的控制.测得掺杂浓度为18.1;Yb3+:YVO4晶体中Yb3+离子的有效分凝系数Keff为0.96.测定了不同Yb3+离子掺杂浓度晶体的吸收光谱和荧光光谱,并分别计算了不同掺杂浓度下Yb3+:YVO4晶体的光谱参数.本文总结和解释了掺杂浓度影响其性能的规律,讨论了Yb3+:YVO4晶体作为激光晶体的优点.     

Thermal conductivity of Tb2(MoO4)3 crystals at low temperatures

Thermal conductivity of the improper ferroic Tb₂(MoO₄)₃ was measured in the range 0.3 K–100 K by the method of the stationary heat flow. An additional maximum in thermal conductivity observed at 0.45 K is due to the anomaly of specific heat corresponding to the antiferromagnetic phase transition. (© 2005 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒的合成及荧光性能研究

采用热分解法制备多种核壳结构的Na3ZrF7:Er/Yb纳米颗粒,并对制备的上转换纳米颗粒的形貌、晶相以及发光特性进行研究.在980nm激发光激发下,与单核的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;纳米颗粒相比,核壳结构的Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2上转换纳米颗粒荧光强度提高了5倍.把Yb3+/Nd3+共掺的四方相NaYF4层包覆在Na3ZrF7:Er3+2;,Yb3+20;@CaF2纳米颗粒上,我们实现了Na3ZrF7@CaF2@NaYF4纳米颗粒在808nm激发下较强的上转换红光发射,发射光的红绿比在10左右,并对其发光机制作出了解释.     

Nd(III) and Yb(III) ions incorporated in Y4Al2O9 obtained by sol‐gel method: synthesis,structure, crystals and luminescence

The nanocrystalline powders of Y₄Al₂O₉ (YAM) pure and doped by Nd, Yb and codoped by Nd and Yb were obtained via modified sol‐gel method. These powders were characterized by X‐ray diffraction method, scanning electron microscopy and high resolution scanning electron microscopy, luminescence spectroscopy and differential thermal analysis (DTA). We obtained single phase powders of crystalline structure with average size 70 nm exhibiting interesting luminescent properties. Efficient non‐radiative energy transfer between Nd and Yb was found. DTA confirmed the phase transition at about 1400 °C. From these nanocrystalline powders, the crystals YAM:Yb, YAM:Yb,Nd were grown by micro‐pulling down technique. They were cracking during cooling owing to the phase transition. Luminescent properties of YAM:Nd,Yb crystals were identical with properties of corresponding nanopowders within experimental incertitude. (© 2009 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

钙稳定氧化锆的制备及高温电性能研究

为研究钙稳定氧化锆质材料的高温电性能,以CaO为稳定剂,分别按照4mol;、8mol;和12mol;的掺杂量,与化学法制备的高纯氧化锆细粉混合,于模压法成型后,经1710℃×2h烧成制得试样.采用XRD和SEM分别对试样相组成和显微结构进行了分析,测定了不同试样室温到1350℃的电导率.实验结果表明:随着CaO掺杂量的增加,试样中立方相氧化锆含量增加,单斜相含量明显减少;试样的电导率随稳定剂掺杂总量的增加呈上升趋势,且随着测试温度的升高而增大;不同相组成使氧化锆材料在高低温区电导率存在着差异,其中立方相含量的增加有助于电导率的提高.     

Synthesis and thermal diffusion of nanostructured porous GaAs

Nanostructured porous GaAs samples were prepared by electrochemical anodic dissolution of GaAs for various current densities and etching periods. The samples are characterized by SEM and photoluminescence (PL) where a blue shift is observed in PL. Thermal properties of this nanostructured GaAs are then studied by photoacoustic (PA) spectroscopy, where one order decrease in thermal conductivity of porous GaAs compared to bulk is observed. Further it is shown that the thermal conductivity of porous GaAs decreases with decrease in size of the particles. (© 2008 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)