Al掺杂Ⅷ型Sn基单晶笼合物载流子调制对其热电传输特性的影响

本文采用Sn自熔剂法,通过调节Ga的起始含量(Ba∶ Ga∶ Al∶ Sn =8∶x∶6∶50;x=10,20,30)实现对载流子进行调制,制备出具有p型和n型传导的Ⅷ型Sn基单晶笼合物,并对其结构和热电特性进行研究.研究结果表明,随着Ga起始含量的增加,Al在化合物中的固溶度减小,材料的晶格常数也随之减小;x=10的样品Seebeck系数全部为负值,x=30的样品Seebeck系数全部为正值,而x=20的样品在450 K后由于本征激发Seebeck系数显著降低,在550 K附近由p型传导转变为n型传导;室温下具有p型传导的化合物具有较高的载流子浓度,但其迁移率显著降低,从而导致其相应的化合物具有较高的电阻率,因此通过对Ga起始含量的改变能够对化合物的载流子实现有效调控;此外,在300 ～600 K内均具有p型传导的样品室温下的载流子有效质量较n型样品的高;通过估算的热导率κ、实测电阻率和Seebeck系数,计算出x=30的p型单晶样品在457 K处获得最大ZT值0.86.     

灰锡自溶剂法Ba/Eu复合填充Ⅷ型Sn基单晶笼合物的制备及电传输特性

采用灰锡自溶剂法制备Ⅷ型Sn基单晶笼合物,并通过Eu对其进行掺杂.研究表明所制备样品均为空间群为I(4)3m的p型Ⅷ型Sn基单晶笼合物,Eu原子趋于取代Ba原子,且随着Eu元素起始含量的增加,材料晶格常数减小,熔点升高,较低的载流子浓度与较高的载流子迁移率使得材料Seebeck系数与电导率都有所提升,Eu起始含量x =0.50的样品其ZT值在480 K处获得最大值0.87.     

Sn掺杂Ⅰ型单晶笼合物Sr8Ga16Si30的能带及电子结构研究

Ⅰ型Sr填充Si基单晶笼合物为具有较高热电性能的热电材料.基于第一性原理分别对Sr填充Si基笼合物Sr8Ga16Si30-xSnx(x=0、1、5、10)的能带结构和态密度进行计算,结果表明随着Sn原子含量的增加,笼合物晶格常数变大,带隙变小,Sn原子和Si原子的共同作用使得材料能带结构发生改变,Sn掺杂使得材料的带边结构不对称性加剧,表明其因具有较为优越的热电性能.     

n型Ge基Ba_8Ga_(16-x)Zn_xGe_(30) I-型笼合物的制备及电传输特性

用熔融法结合放电等离子体烧结技术,采用Zn掺杂制备了具有半导体传导特性的n型Ba_8Ga_(16-x)Zn_xGe_(30) I-型笼合物,研究了Zn部分置换Ga对化合物电传输特性的影响.研究表明所制备的化合物为单相的具有空间群Pm3-n的I-型笼合物.Zn掺杂前对应化合物表现为金属传导特性,Zn掺杂后对应化合物表现为典型的杂质半导体传导特性.室温下,随Zn掺杂量的增加,化合物的载流子浓度和载流子有效质量逐渐降低;Zn掺杂对室温载流子迁移率无明显影响.在300～900 K温度范围内,随Zn掺杂量的增加对应化合物的电导率逐渐降低,Seebeck系数逐渐增加.Zn掺杂后对应化合物的功率因子与掺杂前相比有所降低,且达到最大值的温度都向低温方向偏移.     

NaCo2O4陶瓷微观结构对其电性能的影响

采用自助熔剂法制备NaCo2O4多晶粉体、经单向加压和冷等静压两种不同的方式压片后烧结获得NaCo2O4陶瓷,观察并分析其物相和微观形貌,测试其电性能,研究NaCo2O4晶粒择优取向度和相对密度对其电性能的影响.结果表明,样品的择优取向度和相对密度越高,其电导率和功率因子也越高.Na∶ Co =0.7∶1经单向加压的试样较其它试样具有更高的择优取向度和相对密度.其电导率在303 K时达到最大值4.2×104S·m-1,功率因子在823 K时达到最大值450 μW·m-1·K-2.     

退火工艺对水热合成SnSe多晶材料热电性能的影响

单晶SnSe是一种具有优异热电性能的新型中温热电材料,但是具有更广阔应用前景的多晶SnSe热电性能较低.采用水热法结合放电等离子烧结技术制备了p型SnSe多晶块体热电材料,利用XRD、FE-SEM、ZEM-3热电测试系统等研究了不同退火温度对SnSe多晶材料物相组成、微观结构和热电性能的影响.结果 表明,合适的退火温度可以通过促进晶粒生长,减少晶格缺陷来调整载流子浓度和迁移率,提高材料的电导率,从而获得功率因子的显著提升.经过600℃退火处理后,SnSe多晶材料的电导率在773 K时最大值为3.83 μW/(cm·K2),但其热导率几乎保持不变,与未退火样品相比ZT值(773 K)从0.56提高到0.63.     

cBN单晶合成效果与合成后Li基触媒组织结构的相关性研究

采用锂基触媒(Li3N)和六方氮化硼(hBN)为原料,在静态高温高压条件下加入(270/325目)籽晶批量合成出了大颗粒立方氮化硼(cBN)单晶(＞70目).通过X射线衍射仪(XRD)对触媒层内物相进行标定,采用K值法、绝热法、RIR值等理论方法,计算出样品触媒层内各物相的质量分数,比较了单晶合成效果好与差的触媒层内物相含量的差别;利用扫描电子显微镜(SEM)对样品触媒层的形貌进行观察,比较了单晶合成效果好与差的触媒层形貌的差别.结果表明:cBN单晶合成效果不同,其触媒组织结构有着明显的差异.当单晶合成效果较好时,触媒层中Li3BN2的含量为49;,cBN的含量为5;,hBN的含量为46;,触媒层内存在较均匀的熔融球状组织和管状组织,且离单晶表面越近管状组织越多;当单晶合成效果较差时,触媒层中Li3BN2的含量为10;,cBN的含量为49;,hBN的含量为41;,触媒层内只存在熔融球状组织.分析认为,触媒层中的cBN和Li3BN2的含量是影响大颗粒cBN单晶合成效果的主要因素.     

Al掺杂ZnO多晶的热电输运性质研究

采用固相反应法制备了六方纤锌矿结构Zn1-xAlxO(0≤x≤0.03)系列多晶,探究了Al掺杂对ZnO多晶的微观形貌和热电输运性质的影响.结果表明,Al掺杂促使ZnO晶粒长大联结,晶界减少,x＞0.003时出现在晶界分布的ZnAl2O4尖晶石相.掺杂后样品由ZnO的半导体行为转变为电阻率显著下降的金属行为,且x=0.003有最小的室温电阻率～1.7 mΩ·cm,主要由于掺杂使样品载流子浓度和迁移率显著提高,x=0.003时载流子浓度和迁移率为最高,分别为1.05×1021 cm-3和20 cm2/V·s;300 ～900 K下掺杂样品热电势的绝对值和功率因子均随温度升高而增大,x =0.003时有最大的室温功率因子～0.4mW/m·K2.综合得到ZnO中Al掺杂的饱和固溶度x≈0.003.     

Co、Sn共掺杂ZnO晶体的制备及其磁性

采用6 mol/L KOH作为矿化剂,SnO2、CoCl2和ZnO按物质的量比为0.02∶0.5∶1的比例混合作为前驱物,填充度70;,温度430℃,时间24h,采用水热法制备出Co、Sn元素掺杂的ZnO晶体.Sn元素掺杂明显改变了晶体的极性生长特征,较大面积的显露正极面c｛0001｝面,还显露柱面m{l0l0｝、正锥面p{1011｝、负锥面｛1011｝和负极面｛0001｝以及正锥面{1012｝和负锥面{1012｝,晶体长度约为50 μm.经过EDS测量表征,发现制备的ZnO单晶中Co元素的含量达到10.89at;,生成物中出现少量Co氧化物,SQUID测量表明样品主要表现为顺磁性.     

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.     

片状纳米氧化锌单晶的制备和表征

本文提供了一种应用二步法制备片状纳米氧化锌单晶的实验方法--首先,以尿素为沉淀剂宿主,以氯化锌、碱式碳酸锌为原料,应用均匀沉淀法获得纳米氧化锌的片状纳米级前驱物;然后通过控温热分解前驱物制备出片状纳米氧化锌单晶.用扫描电镜观测了制备的ZnO单晶的形貌,并通过红外光谱对其进行了表征.结果表明:实验制备的氧化锌均为无色透明的片状单晶,结晶形貌为正六边形、五边形、矩形以及其它不规则形状,单晶直径在30～600μm之间,厚30～60nm;影响纳米氧化锌单晶制备的主要因素是反应物料配比、沉淀剂宿主尿素的浓度(1∶6)以及反应温度(70～85℃).此外,乙醇的含量对片状纳米前驱物的形貌影响很大,10;～40;的乙醇含量利于形成片状纳米氧化锌单晶.     

CuO/BaCo0.02ⅡCo0.04ⅢBi0.94O3共掺Ba0.5Bi0.5Fe0.9Sn0.1O3热敏厚膜的微结构及电学性能研究

采用丝网印刷工艺制备了CuO/BaCo0.02ⅡCo0.04ⅢBi0.94O3共掺Ba0.5Bi0.5Fe0.9Sn0.1O3热敏厚膜,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜及交流阻抗谱对厚膜的物相、形貌和电学性能进行表征分析.CuO的存在使得厚膜中的BaCo0.02ⅡCo0.94ⅢBi0.94O3出现分解行为和非钙钛矿Ba-Bi氧化物的形成,厚膜主要由大量的颗粒链组成,单个颗粒链主要由Ba0.5Bi0.5Fe0.9Sn0.1O3构成的小晶粒和低熔点的BaCo0.02ⅡCo0.04ⅢBi0.94O3大晶粒组成.当厚膜中CuO含量添加至10;时,可获得最低的室温电阻率;300 h 150℃下,CuO含量为4;的厚膜老化率约为2.3;.厚膜的电学性能主要来自于晶界的贡献,较低温区内晶界表现为氧空位电导,较高温区下为电子与氧空位耦合电导.     

片状纳米氧化锌单晶的制备和表征

本文提供了一种应用二步法制备片状纳米氧化锌单晶的实验方法--首先,以尿素为沉淀剂宿主,以氯化锌、碱式碳酸锌为原料,应用均匀沉淀法获得纳米氧化锌的片状纳米级前驱物;然后通过控温热分解前驱物制备出片状纳米氧化锌单晶.用扫描电镜观测了制备的ZnO单晶的形貌,并通过红外光谱对其进行了表征;讨论了溶液中生成纳米氧化锌的前驱物的热力学趋势,并对氧化锌制备过程进行了结晶动力学分析.结果表明:实验制备的氧化锌均为无色透明的片状单晶,结晶形貌为正六边形、五边形、矩形以及其它不规则形状,单晶直径在3～30μm之间,厚30～60nm;影响纳米氧化锌单晶制备的主要因素是反应物料配比、沉淀剂宿主尿素的浓度(1∶6)以及反应温度(70～85℃).此外,乙醇的含量对片状纳米ZnO前驱物的形貌影响很大,过高(＞40;)或过低(＜10;)的乙醇含量都不利于形成片状纳米氧化锌单晶的前驱物.     

一例铽簇合物的合成、晶体结构与磁性

本文以2, 6-二甲氧基苯酚和硝酸铽为原料,成功合成了一例新型九核铽簇合物{Tb₉(L)₄(μ₄-OH)₂(μ₃-OH)₈(μ₂-OCH₃)₄(NO₃)₈(H₂O)₈}(OH)·2H₂O(1),其中HL为2, 6-二甲氧基苯酚。通过X射线衍射、元素分析、红外光谱、热重和磁性测试对该簇合物进行表征。X射线单晶衍射分析结果表明,簇合物属于正交晶系,空间群为I222,晶胞参数为a=1.532 8(3) nm,b=1.796 9(4) nm,c=1.863 5(4) nm,α=β=γ=90°,V=5.132 6(19) nm³。簇合物中九个金属中心由μ₄-OH和μ₃-OH相互连接,形成的骨架呈现出有趣的沙漏状拓扑结构,其中,中...     

Ba2TiSi2O8晶体的生长及包裹物缺陷分析

采用提拉法生长了Ba2TiSi2O8 (BST)晶体,并采用SEM和EDS等手段对晶体内部包裹物缺陷进行了分析.发现多晶原料中的Na,K,C1杂质元素的存在是导致晶体内部产生包裹物缺陷的主要诱因,采用低的生长速率和较快的晶体转速有利于获得高质量BTS单晶.另外,本论文还对晶体的硬度和透过光谱进行了测试与分析.     

[Co(dmg)2Cl2]3·[Co(dmg)2Cl(OH)]·[Co(dmg)(phen)]·(H2O)4的合成和晶体结构

本文合成了一个复杂的单核配合物 [Co(H2dmg)2Cl2]3·[Co(H2dmg)2Cl(OH)]·[Co(Hdmg)(phen)]·(H2O)4 (H2dmg＝dimethylglyoxime, phen＝1,10-Phenanthroline).通过X射线衍射技术获得其单晶结构.在单晶结构中,每五个单核钴(II)的配位结构形成一个重复单元,是一个较为复杂的单晶.其空间群为P-1,晶胞参数为a＝1.3738nm;b＝1.4396nm;c＝1.8656nm.本文中我们将讨论该化合物的分子结构及相关光谱性质.     

含(1E,2E)-N1,N2-双((8-丁氧基喹啉-2-)亚甲基)乙烷-1,2-二胺的双核银配合物的合成与晶体结构

基于(1E,2E)-N1,N2-双((8-丁氧基喹啉-2-)亚甲基)乙烷-1,2-二胺的双核银配合物被合成,用1H NMR,单晶衍射表征其结构.该配合物I是一个三斜晶体,空间群为P-1,其余参数是:a=13.489(5)?,b=13.550(5)?,和c=19.836(8)?,α=70.077(6)°,β=75.145(9)°,γ=82.430(6)°,V=3291(2)?3,Z=2,C60H68Ag2F12N8O5P2, Mr=1486.90,Dx=1.500 g/cm3,T=296(2)K.晶体结构显示8-羟基喹啉衍射物是一个四齿配体,链接两个银离子.在室温下,用乙腈作为溶剂,浓度为1×10 -6mol· L-1,8-羟基喹啉衍射物与配合物I有相似的荧光光谱.     

水热法合成Zn1-xMnxO：Sn和Zn1-x-yMnxCoyO：Cu晶体的磁性

本文采用水热法,以ZnO为前驱物,添加适量的MnCl2·4H2O、SnCl2·2H2O和MnCl2·4H2O、CoCl2·6H2O、CuCl2·2H2O,3 mol/L KOH作矿化剂,430℃反应24 h,分别合成了Zn1-xMnxO:Sn晶体和Zn1-x-yMnxCoyO:Cu晶体.用扫描电镜(SEM)对合成物形貌进行分析,结果表明,Zn1-MnxO:Sn晶体为六棱柱状晶体,直径约为10 μm,较大面积显露正极面c{0001},同时也显露负极面-c{0001}、正锥面p{1011}、负锥面-p{1011}和柱面m{1010}.Zn1-x-yMnxCoyO:Cu晶体也显露负极面-c{0001}、正锥面p{1011}、负锥面-p{1011}和柱面m{1010},{0001}显露面小于{0001}.X射线能谱(EDS)分析表明晶体主要成分为ZnO,Mn2 、Co2 离子掺杂量超过2%;SQUID磁性测量显示所合成晶体在25 K具有反铁磁特征,高温为顺磁性.     

一种新的三维网状硼钒酸盐K4[(VO)12O6B18O38(OH)4].6(H3O)·17H2O的水热合成和晶体结构

以V2O5,H3BO3,KSCN,NH2 CH2 CH2 NHCH2 CH2 OH,CuCl·H2O和H2O为原料,按物质的量比1:5:2:2:2:500在180℃条件下晶化,得到黑色块状晶体K4[(VO)12O6B18O38(OH)4]·6(H3O)·17H2O.单晶结构分析结果表明该化合物属正交晶系,Pbca空间群,晶胞参数a=1.9193(4)am,b=1.8415(4)am,c=1.9231(4)nm,V=6.797(2)nm3,Z=4,R=0.0564,WR2=0.1649.该化合物的结构主要由阴离子簇[(VO)12O6B18O38(OH)4]10-构成.该阴离子簇由B18O38(OH)4十八元环夹在两个以共边方式交替相连形成的V6O18簇中间,通过共用氧原子形成三明治式结构新颖的硼-钒-氧阴离子簇,结构中阴离子簇通过与K离子形成的静电引力以及分子间的大量氢键相互连接,形成三维网状结构.价态计算结果表明,结构中n(VⅣ):n(Vv)=8:4.     

乙醇/ 水混合溶剂热法制备BaHfO3:Ce超微粒子

以Ba(NO3)2和HfOCl2·8H2O为原料,KOH为矿化剂,乙醇/ 水作溶剂,Ce(NO3),作为激活剂,在150～220 ℃和16～36 h的条件下,制备了掺杂Ce3+的BaHfO3超微粒子.用XRD,SEM等手段表征了粒子合成过程的物相变化及形貌特征;用荧光光度计分析了样品的激发光谱和发射光谱.结果表明,在n(Ba):n(Hf)=1:1,水热合成温度200℃,保温时间24 h,pH=13.5的条件下制备的BaHfO3:Ce粒子分散性好,形貌近球形,粒径约52nm.当掺杂Ce3+浓度为0.3 mol;时BaHfO3发光效果最佳.