填充式skutterudite化合物：BayFexCo4-xSb12的多步固相反应合成及结构

以Ba为填充原子,在x=0—3.0,y=0—0.7的组成范围内,用多步固相反应法合成了单相Ba_yFe_xCo_4-xSb₁₂化合物.用Rietveld方法对结构的精确化结果表明：合成的Ba_yFe_xCo_4-xSb₁₂化合物具有填充式skutterudite结构,Ba的热振动参数(B)比Sb,Fe/Co的大,表明在Ba_y关键词： 填充式skutterudite化合物 固相反应     

Ca和Ce双原子复合填充p型CamCenFexCo4－xSb12化合物的合成及热电性能

用高温熔融法合成了Ca和Ce复合填充的单相p型Ca_mCe_nFe_{xCo4-xSb12化合物，探索了两种原子复合填充对其热电性能的影 响规律.研究结果表明，填充分数相同时，Ca和Ce两种原子复合填充的p型CamCe nFexCo4-xSb12化合物的载流子浓度和电 导率介于Ca或Ce一种原子单独填充的化合物之间，且随两种原子填充分数m+n的增加而降低 ；赛贝克系数随两种原子填充总量，尤其是Ce填充分数m的增加以及温度的上升而增加；在 相同填充分数时，两种原子复合填充的p型CamCenFexC o4-xSb12化合物的晶格热导率较Ca或Ce一种原子单独填充的化合物 的晶格热导率低，当总填充分数m+n为0.3左右，且Ca和Ce的填充量大致相等时，化合物的晶 格热导率最低.p型Ca0.18Ce0.12Fe1.45Co2.55Sb12.21化合物的最大热电性能指数ZT值在750K时达到1.17. 关键词： skutterudite化合物 双原子复合填充 合成 热电性能}     

Fe对CeyFexCo4-xSb12化合物结 构和热电传输性质的影响

用熔融法合成了单相填充式skutterudite化合物Ce_yFe_xCo_4-x Sb₁₂(x=0—3.0,y=0—0.74).对Ce的填充范围,置换Fe原子对化合物的结 构及热电传输特性的影响进行了研究,Ce的填充分数随Fe含量的增加而线性增加,当Fe含量 大约为3时,Ce的填充分数达到0.74.晶格常量a随Fe含量的增加而增加,Ce的填充使晶格常 量进一步增加.当Ce填充分数达到饱和状态时,Ce_y 关键词： 填充式skutterudite化合物 晶体结构 热电传输性质     

Ce填充分数对p型CeyFe1.5Co2.5Sb12化合 物热电传输特性的影响

研究了Ce填充分数对富Co组成的填充式skutterudite化合物：Ce_yFe_{1.5Co2.5Sb12(y=0—0.46)的热电传输特性的影响.CeyFe1.5Co2.5Sb12有现为p型传导.霍尔系数ＲH随Ce填充分数的增加而增加,空穴浓度p和电导率σ随Ce填充分数的增加而减少.泽贝克 系数α随Ce填 关键词： 填充分数 载流子浓度 电导率 泽贝克系数 晶格热导率}     

p型Ba_yFe_xCo_(4-x)Sb_(12)化合物的热电性能

以 2 价的Ba作为填充原子 ,在x=1.0— 1.6 ,y=0— 0 .6 3的组成范围内 ,系统地研究了Ba填充分数及Fe含量对p型BayFexCo4-xSb1 2 化合物电性能及热性能的影响 ,探讨了填充原子的氧化价对电性能的影响规律 ,优化了p型BayFexCo4-xSb1 2 化合物的组成和热电性能 ,对于富Co组成的Ba0 .2 7FeCo3Sb1 2 试样 ,本研究得到了 0 .9最大无量纲热电性能指数 (ZT) .     

Sm和Ce复合掺杂Skutterudite化合物的制备及热电性能

用熔融法结合放电等离子快速烧结(SPS)制备出了单相的Sm和Ce复合掺杂的Skutterudite化合物Sm_mCe_nFe_1.5Co_2.5Sb₁₂，研究了Sm和Ce复合掺杂总量对其热电性能的影响规律.结果表明：随着Sm和Ce复合掺杂总量的增加，p型Sm_mCe_nFe_1.5Co_2.5Sb₁₂化合物的Seebeck系数增加、电导率和热导率降低.当掺杂总量相近时，和Sm、Ce单原子掺杂相比，Sm和Ce复合掺杂使Skutterudite化合物的热导率低10%—40%.Sm_0.22Ce_0.20Fe_1.54Co_2.46Sb_11.89化合物的最大热电性能指数ZT_max值在775K时为0.84. 关键词： 复合掺杂 方钴矿 热电性能     

In0.3Co4Sb12-xSex 方钴矿热电材料的制备和热电性能

用熔融退火结合放电等离子烧结法制备了In_0.3Co₄Sb_12-xSe_x(x=0—0.3)方钴矿热电材料,探讨了In的存在形式,系统研究了Se掺杂量对结构和热电性能的影响.结果表明:In可以填充到方钴矿二十面体空洞处,过量In在晶界处形成InSb第二相,Se对Sb的置换使晶格常数减小,In填充上限降低;In_0.3Co₄Sb_12-xSe_x样品呈n型传导,随着Se掺杂量的增大,载流子浓度降低,电导率下降,Seebeck系数增大,功率因子有所降低;由于在结构中引入了质量波动及晶格畸变,适量的Se掺杂可以大幅降低材料晶格热导率;样品In_0.3Co₄Sb₁₂和In_0.3Co₄Sb_11.95Se_0.05的最大ZT值均达到1.0以上. 关键词： 掺杂 填充式方钴矿 热电性能     

熔体旋甩法制备p型填充式方钴矿化合物Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12的微结构及热电性能

采用熔体旋甩法结合放电等离子烧结技术(MS-SPS)制备了p型填充式方钴矿化合物Ce_0.3Fe_1.5Co_2.5Sb₁₂,研究了熔体旋甩工艺对微结构以及热电性能的影响规律.结果表明,较高的铜辊转速和较低的喷气压力有利于提高熔体的冷却速率,使带状产物晶粒细化.薄带经SPS烧结后得到致密、基本单相、晶粒尺寸均匀细小(150—300 nm)的块体.与传统方法制备的试样相比,MS-SPS试样虽然电导率有所降低,但因具有较大的Se 关键词： 熔体旋甩 p型填充式方钴矿化合物 微结构 热电性能     

Sm填充skutterudite化合物中填充原子扰动效应研究

结合Rietveld结构解析和拉曼光谱对单相多晶的Sm原子填充的skutterudite化合物Sm_yFe_xCo_4-xSb₁₂进行了分析.Rietveld精确化结果表明：Sm_yFe_xCo_4-xSb₁₂化合物具有填充式skutterudite结构,Sm原 关键词： 方钴矿 Rietveld结构解析 拉曼散射 扰动     

n型BayNixCo4-xSb12化合物的热电性能

系统地研究了Ba填充分数及Ni含量对n型BayNixCo4-xSb12(x=0—0.1,y=0—0.4)化合物热性能及电性能的影响规律.n型BayNixCo4-xSb12的热导率随Ba填充分数的增加而显著下降,当Ba填充分数为0.3时,热导率随Ni含量的增加而降低,在x=0.05时,热导率达到最小值,晶格热导率随Ni含量的增加单调降低.电子浓度和电导率随Ba填充分数及Ni含量的增加而增加,塞贝克系数则随Ba填充分数及Ni含量的增加而减小.对于Ba0.3Ni0.05Co3.95Sb12试样,得到了1.2最大 关键词： n型方钴矿 填充 置换 热电性能     

Effects of double filling of Pb and Ba on thermoelectric properties of PbxBayCo4Sb11.5Te0.5 compounds by HPHT

Skutterudite compounds Pb_xBa_yCo₄Sb_11.5Te_0.5 (x≤0.23,y≤0.27) with bcc crystal structure have been prepared by the high pressure and high temperature (HPHT) method. The study explored a chemical method for filling Pb and Ba atoms into the voids of CoSb₃ to optimize the thermoelectric figure of merit ZT in the system of Pb_yBa_xCo₄Sb_11.5Te_0.5. The structure of Pb_xBa_yCo₄Sb_11.5Te_0.5 skutterudites was evaluated by means of X-ray diffraction. The Seebeck coefficient, electrical resistivity and power factor were performed from room temperature to 710 K. Compared with Co₄Sb_11.5Te_0.5, the thermal conductivity of Pb and Ba double-filled samples was reduced evidently. Among all filled samples, Pb_0.03Ba_0.27Co₄Sb_11.5Te_0.5 showed the highest power factor of 31.64 μW cm⁻¹ K⁻² at 663 K. Pb_0.05Ba_0.25Co₄Sb_11.5Te_0.5 showed the lowest thermal conductivity of 2.73 W m⁻¹ K⁻¹ at 663 K, and its maximum ZT value reached 0.63 at 673 K.     

Ga填充n型方钴矿化合物的结构及热电性能

用熔融退火结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了具有不同Ga填充含量的Ga_xCo₄Sb₁₂方钴矿化合物,研究了不同Ga含量对其热电传输特性的影响规律. Rietveld结构解析表明,Ga占据晶体学2a空洞位置,Ga填充上限约为0.22,当Ga的名义组成x≤0.25时,样品的电导率、室温载流子浓度N_p随Ga含量的增加而增加,Seebeck系数随Ga含量的增加而减小. 室温下霍尔测试表明,每一个Ga授予框架0.9个电子,比Ga的氧化价态Ga³⁺小得多. 由于Ga离子半径相对较小,致使Ga填充方钴矿化合物的热导率κ及晶格热导率κ_L较其他元素填充的方钴矿化合物低. 当x＝0.22时对应的样品在300K时的热导率和晶格热导率分别为3.05Wm^-1·K^-1和 2.86Wm^-1·K^-1.在600K下Ga_0.22Co_4.0Sb_12.0样品晶格热导率达到最小,为1.83Wm^-1·K^-1,最大热电优值Z,在560K处达1.31×10^-3K^-1. 关键词： skutterudite化合物 Ga原子填充 结构 热电性能     

双原子填充式skutterudite化合物的结构及X射线光电子能谱分析

用高温熔融、淬火、扩散退火结合放电等离子烧结(SPS)法合成了Ca和Ce复合填充的单相Ca_mCe_nFe_xCo_4-xSb₁₂(m=0.17—0.27，n=0.05—0.25，x=1.5)化合物，并结合Rietveld结构解析以及X射线光电子能谱(XPS)分析研究了两种原子复合填充skutterudite化合物的结构与填充状态.Rietveld结构解析表明，Ca_mCe_nFe_1.5Co_2.5Sb₁₂化合物具有skutterudite结构，Ca和Ce原子填充到了Sb的二十面体空洞中，填充原子热振动参数B_Ca/Ce远大于框架原子的热振动参数B_Fe/Co和B_Sb.XPS元素窄区谱分析结果表明，Sb原子在结构中有五种化学状态，每种化学状态的相对含量主要由总填充分数决定，填充原子Ca在Sb的二十面体空洞出现概率有三种可能，但在中心位置出现的概率最大. 关键词： skutterudite化合物 双原子复合填充 结构 X射线光电子能谱分析     

Skutterudite化合物FexCo4-xSb12的固相反应合成及热电特性

用固相反应法在900—1000K温度范围和x＝0—10的组成范围内合成了单相Co基Skutterudite化合物Fe_xCo_4-xSb₁₂,并对化合物的结构和热电特性影响进行了研究.结果表明：化合物的晶格常数随Fe置换量的增加线性增加,载流子浓度和电导率随Fe置换量的增加而增加,Seebeck系数随Fe置换量的增加而减少,Seebeck系数的峰值温度随Fe置换量的增加向高温方向移动,晶格热导率由于Fe的置换而大幅度下降,并随Fe的置换量的增 关键词：     

Thermoelectric properties of n-type Sr x M y Co4Sb12 (M=Yb, Ba) double-filled skutterudites

Alkaline-earth (AE) and rare-earth (RE) atoms are usually used as void fillers in the caged compound CoSb₃ to improve the thermoelectric performance of the filled system. Polycrystalline single-filled Sr_0.21Co₄Sb₁₂, double-filled Sr _x Yb _y Co₄Sb₁₂, and Sr _x Ba _y Co₄Sb₁₂ skutterudites have been synthesized. Rietveld structure refinement confirms that both Sr and Yb occupy the Sb-icosaedron voids in skutterudite frame work. In this paper, we report the high-temperature thermoelectric properties including electrical conductivity, Seebeck coefficient, and thermal conductivity. Double filling of the Sr–Yb combinations shows a stronger suppression on lattice thermal conductivity than that of Sr–Ba combination. Furthermore, the double-filled Sr _x Yb _y Co₄Sb₁₂ skutterudites exhibit a much higher power factor than the Sr-filled system. The maximum power factor for Sr_0.22Yb_0.03Co₄Sb_12.12 reaches 41 μW cm⁻¹ K⁻² at room temperature and 57.5 μW cm⁻¹ K⁻² at 850 K, respectively. The enhanced thermoelectric figures of merit are 1.32 for Sr _x Yb _y Co₄Sb₁₂ and 1.22 for Sr _x Ba _y Co₄Sb₁₂ at 850 K, respectively.