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《納米微米COSB3基化合物的制備與熱電性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、北京工業(yè)大學碩士學位論文納米/微米CoSb<,3>基化合物的制備與熱電性能研究姓名：衛(wèi)群申請學位級別：碩士專業(yè)：材料學指導教師：劉丹敏20070401摘要熱電材料是利用塞貝克(Seebeck)效應和佩爾帝(Peltier)效應將熱能和電能相互轉換的功能材料，是高技術新能源領域的關鍵材料，在熱電發(fā)電和熱電制冷方面具有廣闊的應用前景。具有方鈷礦晶體結構的CoSb3基化合物作為一種具有潛在高熱電性能指數(shù)的新型中溫熱電材料，受到國內外的廣泛關注。但是其熱導率較高，因此如何降低熱導率，提高其熱電性能已成為國內外研究的熱點。本文以CoSb3基熱電材料為研究對象，采用納米、微米級別的Co、
2、Sb、Fe粉末作為原料，通過放電等離子燒結技術原位合成了納米／微米CoSb3化合物，并采用x射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、電參數(shù)測試儀、激光熱導儀等先進手段，分別對CoSb3化合物的制備工藝、顯微結構和熱電性能進行了系統(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構和熱電性能的影響規(guī)律。實驗結果表明：對于粉末粒度不同的納米、微米Co、Sb粉末，可以在相同的SPS燒結條件：SPS壓力為30MPa，燒結溫度為6000C，燒結時間為5—15min的情況下合成CoSb3化合物：同時，增大S
3、PS燒結壓力，有助于提高CoSb3燒結體致密度。在使用納米Co粉的情況下，當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／微米復合樣品的電阻率升高，熱導率降低。納米／微米復合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，主要是因為sb是熱與電的良導體。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)大學二廠學碩十學位論文Sb的揮發(fā)，促進Fe。C04．xSbl2相的生成。計算分析了Fe置換對于Fe。c04．。sbl2化合物晶格熱導率降低的作用，結果表明晶格熱導率下降的重要原因是載流子對于聲子的散射作用。關鍵詞C
5、oSb3化合物：放電等離子燒結；納米，微米復合；晶粒尺度：熱電性能ABSTRACTABSTRACTThermoelectricmaterialsareusedforconvertingheatenergytoelectricenergydirectlyasfunctionalmaterialswithSeebeckeffectandPelfiereffect，theyareessentialmaterialsinnewenergyfield，andhaveimmenseprospectswithmanyapplicationsinthermoelectricpowergene
6、rationandrefrigeration，ThethermoelectricmaterialswithSkutteruditestructurepossessapotentiallyhighdimensionlessfigureofmeritZTinintermediatetemperatureregimeofoperation，andmuchattentionhasbeenpaidtooptimizetheirthermoelectricpropertiesespeciallybyreducingthethermalconductivity．Inthispaper,Co
7、Sb3一basedskuttemditecompoundsaresynthesizedby／n—situSparkPlasmaSintering(sPs)technologywithnanoandmicronCo，Sb，F(xiàn)epowderasstartingmaterial．ThemicrostructureandthermoelectricpropertiesweresystematicallyinvestigatedbyX—raydiffraction，scanningelectronmicrosco
