Zn4Sb3基热电材料的制备与性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 周丽梅 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2010-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李勇 ; 蒋俊 |
| 关键词 | β-Zn4Sb3 真空熔融 热压法 放电等离子烧结 热电性能 |
| 中文摘要 | 热电材料是一种可以实现热能和电能直接相互转换的新型功能材料。β-Zn4Sb3具 有非常低的热导率，是目前中温区(～400℃)附近性能最佳的热电转换材料之一，在 热电发电方面具有较好的应用前景，但是β-Zn4Sb3材料合成条件苛刻，脆性大，稳定 性差。通过掺杂或添加第二相颗粒可提高其稳定性和热电性能，并可以进一步优化其 化学成分和显微结构。本论文主要研究工作如下： 1. 采用真空熔融结合热压烧结（HP）法制备了Sb位Bi掺杂的化合物Zn4Sb3-xBix（x = 0、0.02、0.04、0.06），研究了Bi掺杂对β-Zn4Sb3热电性能的影响。当x = 0.02时，样 品的电导率和Seebeck系数均与未掺杂的Zn4Sb3很接近。当x = 0.04，0.06时，XRD显 示出现了第二相Bi的衍射峰，且在烧结中，Bi以液相存在，烧结体的显微结构发生明 显变化。掺杂Bi后样品的载流子浓度降低，电导率和热导率降低，Seebeck系数增大。 掺杂样品的ZT值随着Bi含量的增加而增加，在x = 0.06时达到1.09（673K），而同条件 下未掺杂样品的ZT值为0.8。 2. 采用真空熔融结合热压烧结（HP）法制备了Sb位Te掺杂的化合物Zn4Sb3-xTex（x = 0、0.02、0.04、0.06、0.08），分析了Te掺杂对β-Zn4Sb3热电性能的影响。掺杂后， 晶格常数随Te含量的增加而增大。Te作为施主掺杂，使载流子浓度降低，导致电导率 减小和Seebeck增大。Te掺杂引入的晶格畸变和电子－声子散射降低了晶格热导率。 掺杂化合物的ZT值随Te含量的增加而增加，且在x = 0.08 时达到 1.0（673 K）。 3. 采用真空熔融结合放电等离子烧结（SPS）工艺制备了单相β-Zn4Sb3以及 β-Zn4Sb3/Zn1-δAlδO复合热电材料，研究了复合材料中第二相对热电输运性能的影响。 发现复合材料电导率增大，Seebeck降低，功率因子减小。β-Zn4Sb3基体中AZO第二相 的存在，显著地降低了晶格热导率。当AZO的含量为0.2 wt%时，由于其较低的热导 率，ZT值在500 K~673 K较单相β-Zn4Sb3有所提高，在673 K可达到1.16。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-07-21 |
| 源URL | [http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/526]  |
| 专题 | 宁波材料技术与工程研究所_硕/博士论文成果 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周丽梅. Zn4Sb3基热电材料的制备与性能研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：宁波材料技术与工程研究所
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