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《納米微米cosblt3gt基化合物的制備與熱電性能研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要熱電材料是利用塞貝克(Seebeck)效應(yīng)和佩爾帝(Peltier)效應(yīng)將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料，是高技術(shù)新能源領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，在熱電發(fā)電和熱電制冷方面具有廣闊的應(yīng)用前景。具有方鈷礦晶體結(jié)構(gòu)的CoSb3基化合物作為一種具有潛在高熱電性能指數(shù)的新型中溫?zé)犭姴牧希艿絿鴥?nèi)外的廣泛關(guān)注。但是其熱導(dǎo)率較高，因此如何降低熱導(dǎo)率，提高其熱電性能已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文以CoSb3基熱電材料為研究對象，采用納米、微米級別的Co、Sb、Fe粉末作為原料，通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)原位合成了納米／微米CoSb3化合物，并采用x射線衍射
2、、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、電參數(shù)測試儀、激光熱導(dǎo)儀等先進(jìn)手段，分別對CoSb3化合物的制備工藝、顯微結(jié)構(gòu)和熱電性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。分別采用納米、微米級別的Co、Sb粉末通過SPS技術(shù)合成納米／微米CoSb3化合物，系統(tǒng)研究了原料粉末粒度配比對于其顯微結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對于粉末粒度不同的納米、微米Co、Sb粉末，可以在相同的SPS燒結(jié)條件：SPS壓力為30MPa，燒結(jié)溫度為6000C，燒結(jié)時間為5—15min的情況下合成CoSb3化合物：同時，增大SPS燒結(jié)壓力，有助于提高CoSb3燒結(jié)體致密度。在
3、使用納米Co粉的情況下，當(dāng)sb粉末粒度從微米下降到納米／微米尺度范圍時，合成CoSb3化合物的顯微組織從微米級別下降到納米／微米復(fù)合級別。對于納米／微米CoSb：化合物，采用納米Co粉末和平均粒徑為13“mSb粉末的試樣具有最高熱電性能，在573K時取得了最高性能優(yōu)值O．32。引入納米或微米Fe粉，通過SPS技術(shù)合成納米／微米FexC04．xSbl2化合物，與微米Fe。Cot．。Sbl2化合物相比，納米／微米復(fù)合樣品的電阻率升高，熱導(dǎo)率降低。納米／微米復(fù)合FeC03Sb】2化合物在673K取得最高ZT值0，18，微米FeC03
4、Sbl2化合物在673K時最高zr值為O．21。同時，試樣中游離態(tài)sb的含量對熱電性能有顯著的影響，隨著游離態(tài)Sb含量的增加，試樣的熱電性能逐漸降低，主要是因?yàn)閟b是熱與電的良導(dǎo)體。真空和氬氣氣氛退火工藝均可以去除試樣中存在未反應(yīng)完全的游離態(tài)sb，退火氣氛對試樣的成分有顯著的影響，真空退火使Fe。C04。。Sb，2化合物處于貧Sb狀態(tài)，氫氣氣氛更有利于抑制一北京T業(yè)大學(xué)二廠學(xué)碩十學(xué)位論文Sb的揮發(fā)，促進(jìn)Fe。C04．xSbl2相的生成。計算分析了Fe置換對于Fe。c04．。sbl2化合物晶格熱導(dǎo)率降低的作用，結(jié)果表明晶格熱導(dǎo)率
5、下降的重要原因是載流子對于聲子的散射作用。關(guān)鍵詞CoSb3化合物：放電等離子燒結(jié)；納米，微米復(fù)合；晶粒尺度：熱電性能ABSTRACTABSTRACTThermoelectricmaterialsareusedforconvertingheatenergytoelectricenergydirectlyasfunctionalmaterialswithSeebeckeffectandPelfiereffect，theyareessentialmaterialsinnewenergyfield，andhaveimmensepros
6、pectswithmanyapplicationsinthermoelectricpowergenerationandrefrigeration，ThethermoelectricmaterialswithSkutteruditestructurepossessapotentiallyhighdimensionlessfigureofmeritZTinintermediatetemperatureregimeofoperation，andmuchattentionhasbeenpaidtooptimizetheirthermo
7、electricpropertiesespeciallybyreducingthethermalconductivity．Inthispaper,CoSb3一basedskuttemditecompoundsaresynthesizedby／n—situSparkPlasmaSintering(sPs)technologywithnanoandmicronCo，Sb，F(xiàn)epowderasstartingmaterial．Themicrostructureandthermoelectricpropertiesweresystem
8、aticallyinvestigatedbyX—raydiffraction，scanningelectronmicroscopy,transmittingelectronmicroscopy，electricconstantsinstrumentandlasertherma
