机械合金化过程对硫化铋块体热电性能的影响机理

以机械合金化法(MA)结合放电等离子烧结技术(SPS)制备了Bi₂S₃多晶块体热电材料. 研究了MA过程中干磨转速、湿磨时间和湿磨介质对Bi₂S₃多晶热电材料电传输性能的影响. 分析了样品的物相, 观察了显微组织, 测试了电传输性能和热传输性能. 研究表明, 以无水乙醇为湿磨介质时, 随着湿磨时间的延长, 出现了微量Bi₂O₃第二相, 样品的晶粒尺寸减小, 电阻率大幅增加, 功率因子下降. 以丙酮为湿磨介质时, 虽然不存在微氧化反应, 但是由于样品中存在大量孔洞, 导致功率因子降低. 425 r/min 干磨15 h后未湿磨的样品在573 K取得最大的ZT值0.25, 是目前文献报道的最高值.     

In掺杂对n型方钴矿化合物的微结构及热电性能的影响规律

用熔融退火法结合放电等离子烧结(SPS)技术成功制备了具有不同 In含量的In_xCo₄Sb₁₂(x=0.1—0.4)方钴矿化合物.X射线衍射分析和扫描电镜分析结果表明,当In的掺杂量超过一定值时,化合物中会原位析出纳米InSb的第二相,且其含量会随In掺杂量的增加而增大.研究结果表明,InSb第二相的存在增大了化合物的功率因子,降低了化合物的晶格热导率,显著提高了化合物的热电性能.在温度为800 K时,In相似文献   

聚对苯撑/LiNi0.5Fe2O4纳米复合热电材料的制备及其性能研究

本文以流变相反应法原位合成了聚对苯撑/LiNi_0.5Fe₂O₄纳米复合热电材料,并对其热电性能进行表征,研究了放电等离子烧结时保温时间对其热电性能的影响.结果发现,复合材料铁氧体颗粒粒径为100---300nm,其外部被一层聚对苯撑膜包覆.电子在Fe²⁺和Fe³⁺之间的跳跃机理在铁氧体电导中占主导作用,因此聚对苯撑/LiNi_0.5Fe₂O₄复合材料具有n型导电特性.随着保温时间增加,复合材料电导率基本不变,但热导率逐渐增大且Seebeck系数逐渐减小,导致热电优值系数降低.由于结合了有机物高电导率和低热导率以及无机材料高赛贝克系数的优点,所制备的复合材料热电性能较单一材料有较大提高.     

热压制备(AgSbTe2)100-x-(GeTe)x合金的热电性能

以Pb粉、Te粉、Ag粉、Ge粉为原材料,在真空气氛下合成(AgSbTe₂)_100-x-(GeTe)_x (x=80---90) (TAGS)合金热电材料, X射线衍射(XRD)分析表明,热压烧结后合金具有低温菱形结构. 通过热压烧结法将TAGS粉末制备成块体材料,运用XRD和扫描电子显微镜对材料的物相成分、 晶体结构和形貌进行了表征.采用直流四探针法测定样品的电导率,当样品两端的温差为1---4℃ 的情况下测量Seebeck系数.通过材料热电性能测试,研究了30---500℃温度范围内不同组分 样品性能参数的变化.结果表明,所制备的TAGS热电材料具有纳米结构, 其性能随着组分的变化而变化, TAGS-80具有较好的热电性能,在530℃时具有最高热电优值(ZT=1.80).     

Cu掺杂AgSbTe2化合物的相稳定、晶体结构及热电性能

利用熔融快淬结合放电等离子烧结(SPS), 制备了Cu_xAg_1-xSbTe₂(x= 0---0.3)样品. 粉末X射线衍射(XRD)分析结果显示, SPS处理以前, 含Cu样品形成NaCl型结构的固溶体, 而未加入Cu的样品析出Ag₂Te第二相. 根据热分析和XRD测量结果, Cu的加入能够有效抑制Ag₂Te的析出, 但同时会在快淬样品中产生少量非晶相. 在温度升高到540 K左右时, 非晶相发生晶化, 形成Sb₇Te亚稳相, 并最终转变成Sb₂Te₃稳定相. 对快淬样品进行低温SPS快速处理后, x =0.1样品为面心立方结构的单相化合物, 但是x =0.2, 0.3的样品分别析出第二相Sb₇Te和Sb₂Te₃. 由于析出第二相, x=0.2, 0.3样品的电导率增大, Seebeck系数减小, 热导率相应升高, 综合热电性能降低. x=0.1单相样品的功率因子与文献报道的AgSbTe₂化合物相当. 元素替代的合金化效应 增强了Cu_0.1Ag_0.9SbTe₂化合物的声子散射, 有效降低了样品的热导率. 因此, 单相样品Cu_0.1Ag_0.9SbTe₂表现出较佳的热电性能, 在620 K时热电优值达到1.     

Fe3O4/β-CD的高压电学性质研究

 高压下的电学性质测量是获得材料物理性质的有效手段。利用集成在金刚石对顶砧上的薄膜微电路,测量了高压下Fe₃O₄/β-CD（β-糊精）的电导率,并分析了电导率随压力的变化关系。在0～39.9 GPa范围内,Fe₃O₄/β-CD的电导率随压力的增加而逐渐增大,并呈半导体的特征;而在17.0 GPa处其电导率发生突变,表明样品发生了高压相变。在卸压过程中,电导率随压力的变化呈线性关系,并且卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,推测这是一个不可逆的高压结构相变。     

通过掺杂V和F提高碳包覆的磷酸铁锂锂离子电池的电化学性能

在原位聚合合成方法的基础上,结合两步烧结过程制得LiFe_1-xV_x(PO₄)_(3-y)/₃F_y/C.V和F掺杂对碳包覆的磷酸铁锂材料的结构、形貌和电化学性能有影响.通过XRD、FTIR、SEM、充/放电测试和电化学阻抗谱对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明,V和F的掺杂并没有破坏橄榄石结构中的LiFePO₄/C,但可以提高晶体结构的稳定,降低电荷的转移阻抗,提高锂离子扩散速度,改善了LiFePO₄/C材料的循环性能和高倍率性能.     

脉冲激光沉积温度及氧压对Bi2Sr2Co2Oy热电薄膜晶体结构与电输运性能的影响

利用脉冲激光沉积技术在c-Al₂O₃单晶基片上制备了Bi₂Sr₂Co₂O_y热电薄膜并研究了沉积温度和氧压对薄膜晶体结构及电输运性能的影响.在最佳沉积条件下制备的单相、c轴取向的Bi₂Sr₂Co₂O_y薄膜的室温电阻率ρ和塞贝克系数S分别为2.9mΩ/cm和110μupV/K,其功率因子S²/ρ好于在单晶样品上得到的值.此外,该薄膜在低温下表现出较强的负磁阻效应,在2K,9T时达到了40%.     

高温高压合成的SrSiO3:Eu3+Bi3+的结构及其对发光特性的影响

 本文首次报道在3.15 GPa、1 200 ℃高温高压条件下合成出了SrSiO₃:Eu³⁺Bi³⁺发光材料，并与常压合成产物相比较，研究了高温高压合成产物的结构以及合成压力、温度对发光特性的影响。结果表明，高压合成产物SrSiO₃:Eu³⁺Bi³⁺的结构为膺正交（单斜）结构，而常压合成的为六角结构，高压使发光强度下降，量子发光效率下降了88%，谱线红移达756 cm^-1，半值宽度也显著增加，发光性能的改变是由于压致结构的变化引起的。     

Bi2Te3 合金低温热电性能及冷能发电研究

利用机械合金化和冷压烧结法制备得到n型和p型Bi₂Te₃基热电材料,在80—300 K温度范围测量了电导率、Seebeck系数,结果表明其具有良好的低温热电性能.采用Bi₂Te₃基热电材料制备出半导体热电器件,并配合附属设备搭建出一套半导体温差发电装置.利用液氮汽化时释放的冷能,对半导体热电器件的发电性能进行实验研究,得出这种半导体热电器件输出电压、输出功率与电流关系式,测得最大的输出功率达到1.33 W,从而证明了冷     

Effects of high pressure sintering on the microstructure and thermoelectric properties of BiCuSeO

Polycrystalline BiCuSeO oxides are prepared by solid-state reaction followed by pressureless sintering (PLS) and high pressure sintering (HPS) methods. Both the experimental results and the density functional theory calculations indicate that the crystal defect concentrations of BiCuSeO can be reduced under the effect of high pressure. By comparing with the PLS sample, a larger power factor and a lower thermal conductivity can be obtained for the HPS sample. The maximum figure of merit ZT～0.4 @ 800?K was obtained for the HPS sample, which is about 3 times higher than the PLS sample. These results indicate that the effect of high pressure is beneficial to modifying the microstructure and improving the thermoelectric performance of BiCuSeO oxyselenide.     

熔体旋甩工艺对n型InSb化合物的微结构及热电性能的影响

采用新颖的熔体旋甩结合放电等离子烧结技术制备了单相InSb化合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响. 结果表明,熔体旋甩得到的薄带自由面主要由300 nm—2 μm的小柱状晶组成,薄带接触面为非晶或精细纳米晶,薄带经烧结后得到了具有大量层状精细纳米结构的致密块体,尺寸约为40 nm. 与熔融+放电等离子体烧结制备样品相比,在测试温度范围内（300—700 K）,试样的电导率略有下降,但Seebeck系数显著增加,热导率和晶格热导率显著降低,室温下晶格热导率降低幅度约为106%,700 K下晶格热导率的降低幅度达1664%,熔融+熔体旋甩+放电等离子体烧结制备的InSb化合物试样在700 K时其最大ZT值达到049,与熔融+放电等离子体烧结试样相比提高了29%. 关键词： 熔体旋甩 n型InSb化合物 微结构 热电性能     

Synthesis and thermoelectric properties of Mn-doped AgSbTe₂ compounds

Polycrystalline p-type Ag 0.9 Sb 1.1 x Mn x Te 2.05(x = 0.05,0.10,and 0.20) compounds have been prepared by a combined process of melt-quenching and spark plasma sintering.The sample composition of Ag 0.9 Sb 1.1 x Mn x Te 2.05 has been specially designed in order to achieve the doping effect by replacing part of Sb with Mn and to present the uniformly dispersed Ag 2 Te phase in the matrix by adding insufficient Te,which is beneficial for optimizing the electrical transport properties and enhancing the phonon scattering effect.All the samples have the NaCl-type structure according to our X-ray powder diffraction analysis.After the treatment of spark plasma sintering,only the sample with x = 0.20 has a small amount of MnTe 2 impurities.The thermal analysis indicates that a tiny amount of Ag 2 Te phase exists in all these samples.The presence of the MnTe 2 impurity with high resistance and high thermal conductivity leads to the deteriorative thermoelectric performance of the sample with x = 0.20 due to the decreased electrical transport properties and the increased thermal conductivity.In contrast,the sample with x = 0.10 exhibits enhanced thermoeletric properties due to the Mn-doping effect.A dimensionless thermoelectric figure of merit of 1.2 is attained for the sample with x = 0.10 at 573 K,showing promising thermoelectric properties in the medium temperature range.     

熔体旋甩工艺对Zn掺杂Ⅰ-型Ba8Ga12Zn2Ge32笼合物微结构及热电性能的影响

采用新颖的熔体旋甩(MS)结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了单相Zn掺杂的Ⅰ-型Ba₈Ga₁₂Zn₂Ge₃₂笼合物,研究了熔体旋甩工艺对其微结构以及热电性能的影响. 结果表明,MS得到的薄带自由面主要由300nm—1μm的小立方体单晶组成,薄带经SPS烧结后得到了具有大量层状精细结构的致密块体. 与熔融+SPS工艺制备的试样相比,熔融+MS+SPS制备的Ba₈Ga₁₂Zn 关键词： 熔体旋甩 Ⅰ-型笼合物 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     

非化学计量比AgSbTe2+x化合物制备及热电性能

采用高纯元素直接熔融、淬火并结合放电等离子烧结方法制备了非化学计量比AgSbTe_2+x(x=0—0.05)系列样品,研究了不同Te含量在300—600 K范围内对样品热电性能的影响规律.结果表明:随着Te含量的增加,Ag⁺离子空位浓度增加,空穴浓度和电导率大幅度提高,Seebeck系数减小.热导率随Te过量程度的增加略有增加,但所有Te过量样品的晶格热导率均介于0.32—0.49 W/mK之间,低于化学计量比样品的值,接近理论最低晶格热导率.AgS 关键词： 2')" href="#">AgSbTe₂ 非化学计量比 热电性能 热导率     

高压烧结制备Tb掺杂n型(Bi1–xTbx)2(Te0.9Se0.1)3合金及其微结构和热电性能

采用高压烧结技术制备了稀土元素Tb掺杂的n型Bi2Te2.7Se0.3基纳米晶块体热电材料.将高压烧结成型的样品于633 K真空退火36 h.研究了Tb掺杂量对样品的晶体结构和热电性能的影响.结果表明,高压烧结制备的样品为纳米结构, Tb掺杂使样品的晶胞体积变大,功率因子增大,热导率降低,从而使ZT值提高.Tb掺杂量为x=0.004是最优的掺杂量,该掺杂量的高压烧结样品经退火处理后,于373 K时ZT值达到最大为0.99,并且在323-473 K范围内, ZT值均大于0.8,这对用于温差发电领域具有重要意义.     

利用晶体结构工程提升GeSe化合物热电性能的研究

在热电研究领域, Ge Se是一种二维层状结构具有较大带隙的半导体,本征载流子浓度低,热电性能差.在本工作中,采用熔融淬火结合放电等离子活化烧结工艺制备了一系列的Ge Se_1–x Te_x (x=0, 0.05, 0.15, 0.25,0.35, 0.45)多晶样品,研究了Te含量对Ge Se化合物物相结构和热电输运性能的影响规律.结果表明:随着Te含量的增加, Ge Se的晶体结构逐渐由正交相向菱方相转变,使得材料的带隙降低,载流子浓度和迁移率同步增加;同时,晶体对称性的提高增加了化合物的能带简并度,有效提高了载流子有效质量.在这些因素的共同作用下,菱方相Ge Se的功率因子比正交相Ge Se提高约2—3个数量级.此外,菱方相Ge Se具有丰富的阳离子空位缺陷以及铁电特性所导致的声子软化现象,这导致其晶格热导率比正交相Ge Se降低近60%.当Te含量为0.45时,样品在573 K取得最大热电优值ZT为0.75,是本征Ge Se样品的19倍.晶体结构工程是提升Ge Se化合物热电性能的有效途径.     

Synthesis and thermoelectric properties of Mn-doped AgSbTe2 compounds

Polycrystalline p-type Ag 0.9 Sb 1.1 x Mn x Te 2.05（x = 0.05,0.10,and 0.20） compounds have been prepared by a combined process of melt-quenching and spark plasma sintering.The sample composition of Ag 0.9 Sb 1.1 x Mn x Te 2.05 has been specially designed in order to achieve the doping effect by replacing part of Sb with Mn and to present the uniformly dispersed Ag 2 Te phase in the matrix by adding insufficient Te,which is beneficial for optimizing the electrical transport properties and enhancing the phonon scattering effect.All the samples have the NaCl-type structure according to our X-ray powder diffraction analysis.After the treatment of spark plasma sintering,only the sample with x = 0.20 has a small amount of MnTe 2 impurities.The thermal analysis indicates that a tiny amount of Ag 2 Te phase exists in all these samples.The presence of the MnTe 2 impurity with high resistance and high thermal conductivity leads to the deteriorative thermoelectric performance of the sample with x = 0.20 due to the decreased electrical transport properties and the increased thermal conductivity.In contrast,the sample with x = 0.10 exhibits enhanced thermoeletric properties due to the Mn-doping effect.A dimensionless thermoelectric figure of merit of 1.2 is attained for the sample with x = 0.10 at 573 K,showing promising thermoelectric properties in the medium temperature range.