掺杂Ca3CO4O9热电材料制备与性能研究
Preparation and Properties of Doped Ca3CO4O9 Thermoelectric Materials
Ca3CO4O9热电材料是一类能将热能和电能互相转化的热电材料,与其他传统的热电材料相比钴酸钙热电材料更加稳定,因此发展前景很好.为了提升钴酸钙热电材料的热电性能,目前已经有很多关于Co位和Ca位掺杂的研究,本文主要利用溶胶凝胶法对钴酸钙材料Ca位掺杂Na,Co位掺杂Cu,研究Na,Cu元素掺杂对钴酸钙热电材料的结构与热电性能的影响.通过对煅烧温度的测试,煅烧温度只有在750-800℃的时候才能生成单一的钴酸钙化合物,800℃的标准相符合的最好,因此本文确定煅烧温度为800℃.SEM分析可以看出,800℃煅烧,900℃烧结的样品片状结构明显,且分布均匀.电阻率测量表明,样品随着温度的升高电阻率降低.在测量范围内的塞贝克系数的测试结果都为正值,说明样品为P型半导体,样品的塞贝克系数随着温度升高而逐渐增大.通过Na对Ca位的置换,研究了Na的掺杂量对(Ca1-xNax)3Co4O9(x=0.05,0.1,0.15,0.2)样品结构与性能的影响,发现了Na的掺杂对样品结构的优化产生一定影响,Na掺杂量为0.1时结构优化最好.对电阻率进行测试可以看出,Na掺杂量为0.05时,电阻率最低,明显低于无掺样品.对塞贝克系数进行测试,Na掺杂量为0.1时塞贝克系数最高与无掺样品相比有大幅提高.Na掺杂量为0.1功率因子比无掺样品有大幅提升,说明Na掺杂量为0.1时热电性能最好.通过Cu对Co位的置换,研究了Cu的掺杂量对Ca3(Co1-yCuy)4O9(y=0.05,0.1,0.15,0.2)样品结构与性能的影响,发现了Cu的掺杂对样品结构的优化产生一定影响,Cu掺杂量为0.1时结构优化最好.对电阻率进行测试可以看出,Cu掺杂量为0.05时,电阻率最低,明显低于无掺样品.对塞贝克系数进行测试,Cu掺杂量为0.1时塞贝克系数最高与无掺样品相比有大幅提高.Cu掺杂量为0.1功率因子比无掺样品有大幅提升,说明Cu掺杂量为0.1时热电性能最好.通过Na对Ca位的置换,Cu对Co位的置换,研究了Na,Cu的掺杂量对(NaxCa1-x)3(Co1-yCuy)4O9(x=0.05,0.1,0.15,y=0.05,0.1,0.15)样品结构与性能的影响,发现了Na,Cu的掺杂对样品结构的优化产生一定影响,Na掺杂量为0.1Cu掺杂量为0.1时结构优化最好.对电阻率进行测试可以看出,Na掺杂量为0.1,Cu掺杂量为0.1时,电阻率最低,明显低于无掺样品.对塞贝克系数进行测试,Na掺杂量为0.15,Cu掺杂量为0.1时塞贝克系数最高与无掺样品相比有提高.Na掺杂量为0.1,Cu掺杂量为0.1功率因子比无掺样品有大幅提升,说明Na掺杂量为0.1Cu掺杂量为0.1时热电性能最好,说明双掺杂对样品性能的提升是有一定的作用.
- 作者：
- 李佳书
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 胡志强
- 中图分类号：
- TB34
- 关键词：
- Na-Cu双掺；Ca3CO4O9；热电材料；电阻率；Seebeck系数
- Na-Cu double doped; Ca3CO4O9; Thermoelectric material; Resistivity; Seebeck coefficient;