自燃法制备N型Bi掺杂LaNiO_3氧化物及其热电性能研究

以柠檬酸为螯合剂,各种硝酸盐为原料,采用简单的自燃法制备了金属Bi掺杂的N型钙钛矿结构的La1-xBixNiO3(x=0、0.025、0.05、0.075、0.1、0.15)热电材料前驱粉。前驱粉经煅烧、球磨、冷压、烧结等工艺获得块体材料。通过X射线衍射和扫描电镜观察等方法对样品的结构与形貌进行了分析表征。在573～1073K内测试了材料的电阻率和Seebeck系数,结果表明,该材料显示了较好的热电性能,掺杂Bi有助于显著降低材料的电阻率,优化材料的热电性能,其中试样La0.9Bi0.1NiO3组分材料在973K时的电阻率ρ=3.9606mΩ.cm,Seebeck系数S=-29.253μV/K,热电转换功率因子值p=2.16×10-5W/(m.K2)。     

Ag_(0.8)Pb_mSbTe_(m+2)热电材料的快速热压法制备及性能表征

采用真空封管熔炼法成功制备N型Ag0.8PbmSbTem+2(m=12,14,16,18)合金粉体材料,经过高能球磨使合金粉末粒度达到微米量级。利用快速热压烧结工艺,在673K,压力为20MPa下,烧结30min,制备块体热电材料。研究快速热压和m值的变化对材料的结构和热电性能的影响。当m=16时,在348K材料Seebeck系数达到最大值-634μV/K。当m=18时,在548K功率因子达到最大值7.5×10-4W/(m·K2)。     

Sm掺杂对Ca3Co4O9+δ基化合物高温热电性能的影响

用溶胶-凝胶法合成了Ca3-xSmxCo4O9+5(x=0,0.15,0.3和0.45)化合物粉体,并用SPS(Spark Plasma Sintering)烧结方法制备出相对密度＞95%的块体材料.研究了Sm掺杂对其高温热电性能的影响.结果表明在Ca位用Sm替代后材料的Seebeck系数和电阻率都增大,热导率降低.当Sm的掺杂量为10%(即x=0.3)时可获得最佳的热电性能,1000K时它的ZT值可达0.3.     

Sm~(3+)掺杂CaMnO_3的制备与热电性能

以硝酸盐为原料,采用溶胶-凝胶法结合常压烧结在1000℃制备出CaMnO3和掺杂Sm3+的(Ca1-xSmxMnO3)热电材料。利用TG-DTA、XRD、SEM研究了材料的物相和微观形貌,重点考察了Sm3+掺杂对CaMnO3的高温热电性能参数Seebeck系数、电阻率和功率因子的影响。结果表明,制备出的Sm3+掺杂的热电材料为单一的物相,具有致密的内部结构,Sm3+掺杂可以有效地改变其热电性能,当Sm3+的掺杂量为0.05时可获得最佳的热电性能,600℃它的功率因子为2.3×10-4W/(m·K2)。     

溅射沉积掺Ag的SnSe薄膜的微结构和热电性能

使用粉末烧结SnSe合金靶高真空磁控溅射制备掺杂Ag的SnSe热电薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段分析薄膜的相组成、表面形貌、截面形貌、微区元素含量和元素分布,利用塞贝克系数/电阻分析系统LSR-3测量沉积薄膜的电阻率和Seebeck系数,研究了不同Ag含量SnSe薄膜的热电性能。结果表明,采用溅射技术可制备出正交晶系Pnma结构的SnSe相薄膜,掺杂的Ag在薄膜中生成了纳米Ag₃Sn。与未掺杂Ag相比,掺杂Ag的SnSe薄膜其电阻率和Seebeck系数(绝对值,下同)明显减小。并且在一定掺杂范围内,掺杂Ag越多的薄膜电阻率和Seebeck系数越小。未掺杂Ag的SnSe薄膜样品,其Seebeck系数较大但是电阻率也大,因此功率因子较小。Ag掺杂量(原子分数)为7.97%的样品,因其Seebeck系数绝对值较大而电阻率适当,280℃时的功率因子最大(约为0.93 mW·m^-1·K^-2),比未掺杂Ag的样品(PF=0.61 mW·m^-1·K^-2)高52%。掺杂适量的Ag能提高溅射沉积的SnSe薄膜的热电性能(功率因子)。     

退火温度对Bi_2Te_(2.7)Se_(0.3)薄膜的微结构及热电性能的影响

采用瞬间蒸发技术在温度为473 K的玻璃基体上沉积了厚度为800 nm的N型Bi2Te2.7Se0.3热电薄膜,并在373 K～573 K进行1小时的真空退火处理。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能量散射谱(EDS)分别对薄膜的物相结构、表面形貌以及化学计量比进行表征。采用表面粗糙度测量仪测定薄膜厚度,薄膜的电阻率采用四探针法在室温下进行测量,在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征。霍尔系数,电子浓度和迁移率在300 K用Van der Pauw方法进行测量。退火温度为473 K时,电阻率和Seebeck系数分别为2.7 mΩ.cm和?180μV/K,热电功率因子最大值为12μW/cmK2。     

Nb掺杂碲化铅合金的热电性能

用机械合金(MA)和放电等离子烧结(SPS)方法制备出Nb掺杂的Pb1.1Te合金块体,在323-673 K温区内测试其电阻率、Seebeck系数和热扩散系数,并计算其热电优值。结果表明:在Pb1.1Te中掺杂Nb能有效提高材料的载流子浓度,优化其电性能,使Pb1.03Nb0.07Te的功率因子在523-673 K温区范围内超过20 m W/(cm·K2)。同时,Nb的引入可增强声子散射,降低晶格热导率,从而得到较高的热电优值。样品Pb1.03Nb0.07Te在673 K时ZT值最大为1.27,是基体材料Pb1.1Te的2倍。     

PbI2掺杂对高温高压合成PbTe1.04合金电学性质的影响

通过高温高压方法,成功地合成出了立方相(PbTe1.04)100-y(PbI2)y(0≤y≤ 0.065)体热电材料.在常温常压下,对样品的一系列电学性质进行了测试与研究.结果表明,随着掺杂量的增加,Seebeck系数的绝对值和电阻率均显著地减小.当y=0.015时,热电材料的功率因子达到最大值24.2μW/(cm·K2),它远远大于常压下合成PbTe掺杂PbI2的功率因子.以上结果说明,高温高压结合微量掺杂的方法可以有效地提高PbTe材料的电学输运性能.     

N型La0.9NixCo4-xSb12化合物的制备及热电性能研究

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了N型La0.9NixCo4-xSb12(x=0.05-1.0)化合物热电材料.借助于先进的结构和性能表征手段,系统研究了Ni含量对化合物热电性能的影响规律.实验结果表明,随着Ni含量增加,La0.9NixCo4-xSb12化合物的电阻率和Seebeck系数减小.当Ni含量x＜0.6时,化合物的热导率随Ni含量增大而降低,说明加入一定量的Ni能很好地降低材料的热导率.N型La0.9Ni0.4Co3.6Sb12化合物在温度773K时具有最大的热电性能优值(ZT)0.4558.     

Ag、La双掺杂对Ca3Co4O9热电性能的影响

采用固相反应法,在常压空气中烧结制备出了(Ca1-x-yAgxLay)3Co4O9(x=0、0.1,y=0;x=0.1,y=0.02、0.04、0.06)系列块体样品;通过X射线衍射和扫描电镜对样品的物相组成和微观结构进行了表征;研究了Ag、La双掺杂对样品热电性能参数Seebeck系数、电阻率和热导率的影响。结果表明,双掺杂可以进一步提高材料热电性能,且掺杂浓度的选择对热电性能有较大的影响;在873K时,x=0.1,y=0.02样品的ZT值最大。     

低温共熔盐法制备LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的结构与电化学性能

低温共熔盐0.434LiNO3-0.266LiOH·H2O-0.3CH3COOLi·2H2O在80～90℃范围实现很好的熔融态。采用这种低温共熔盐制备出了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2,XRD检测显示材料结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,SEM扫描显示样品形貌均一,颗粒大小均匀。充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能,在2.8～4.3V电压范围0.2C首次放电比容量为174.1mAh/g,循环20次后容量保留95%。     

液相包裹法制备Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-CoFe2O4磁电耦合材料

以无机盐Nb2O5、Mg(NO3)2、Pb(NO3)4、Co(NO3)2、Fe2(NO3)3为原料,柠檬酸和EDTA为络合剂,分别制备了Nb5+、Mg2+、Pb2+、Co2+、Fe3+等离子的络合溶液。采用络合法制备了铌酸镁-铁酸钴先驱体(MgNb2O6-CoFe2O4,简称MN-CFO)。此先驱体在1000℃煅烧1h后,得到纯净的MgNb2O6-CoFe2O4固溶体。采用液相包裹法制备了铌镁酸铅-铁酸钴(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-CoFe2O4)先驱体,在1000℃煅烧1h,Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-CoFe2O4先驱体分解为具有铁电相Pb(Mg1/3Nb2/3)O3和铁磁相CoFe2O4的复相组织。研究了10%过量的PbO对煅烧过程中烧绿石相向铁电相的转变作用,并在700℃煅烧5h条件下制备了不含烧绿石相的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-CoFe2O4固溶体。     

Ca_3Co_4O_9热电材料研究现状及应用前景

从结构、制备和掺杂改性3个方面论述了氧化物热电材料Ca_3Co_4O_9的研究状况,并简短总结了Ca_3Co_4O_9热电材料的Ca位或Co位掺杂效果,发现Co位掺杂效果不如Ca位掺杂效果明显,指出适当掺杂的Ca_3Co_4O_9是目前最具中高温应用前景的热电材料之一。     

溶胶-凝胶法在3D-SiC陶瓷表面浸涂Al_2O_3薄膜的研究

以无机盐Al(NO_3)_3·9H_2O为先驱体、水为溶剂,加入不同浓度的胶溶剂HNO_3,采用溶胶-凝胶(Solgel)法制备了勃姆石(γ-AlOOH)溶胶.分别以溶液下降法和真空浸渍法在三维网络碳化硅陶瓷骨架(3D-SiC)表面浸涂γ-AlOOH溶胶,采用不同烧结制度在3D-SiC表面生成了Al_2O_3薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(IR)和扫描电子显微镜(SEM)分析了薄膜的物相和显微结构,并检测了薄膜的抗热震性.结果表明,采用真空浸渍法在3D-SiC表面浸涂加入浓度0.22mol/L HNO_3制备的γ-AlOOH溶胶能烧结形成致密平整的Al_2O_3薄膜.升高烧结温度,Al_2O_3晶粒长大,900℃时薄膜最致密且能观测到玻璃态显微结构.薄膜的抗热震性随烧结温度升高而提高.     

Ce掺杂Ca3Co4O9的高温热电性能

利用二次固相反应方法制备了Ce掺杂的Ca3Co4O9热电材料(CexCa3-xCo4O9,x=0、0.1、0.3),并测试了样品的微观结构和高温热电性能。测试结果表明,Ce替代Ca可有效调制Ca3Co4O9的热电参数;随着温度的升高,样品的电阻率和热导率降低,See-beck系数增大。在973K的温度下,Ce0.1Ca2.9Co4O9具有最高的热电性能(ZT=0.23)。     

AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的制备与性能

制备了4.6V高截至电压下具有良好循环表现的AlF_3包覆改性LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料,通过XRD、SEM、交流阻抗(IMP)分析、充放电测试研究了不同用量AlF_3包覆LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的结构与电化学性能.结果表明,AlF_3以非晶态形式包覆于LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料颗粒的表面.当包覆量<1.0%(摩尔分数,下同)时,AlF_3包覆导致轻微的初始容量损失,但显著抑制了高充电电压下膜阻抗和电荷传递阻抗的增加,较好改善了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2材料的循环稳定性;当包覆量达到2.0%以上时,因AlF_3无电化学活性,使得初始容量损失过大.综合各方面表现,0.5%AlF_3包覆样品的电化学性能较佳,2.5～4.6V范围0.5C放电容量为182.2mAh·g~(-1),循环30次后容量保持率达88.1%.     

Co2O3和MnCO3掺杂对低压ZnO压敏电阻电性能的影响

概述了低压ZnO压敏电阻的重要添加剂的作用,阐述了其电性能"三参数"(压敏电压梯度、非线性系数和漏电流)的影响因素.用低压ZnO压敏电阻的基本配方,以及在此基础上分别添加Co2O3、MnCO3、Co2O3 MnCO3四种配方制备样品作对比实验.发现Co2O3、MnCO3掺杂后都能引起压敏电压梯度升高,非线性系数显著提高,漏电流明显降低,且效果Co2O3 MnCO3大于MnCO3大于Co2O3.对造成上述差别的原因进行了深入分析.     

Cu_3V_2O_7(OH)_2·2H_2O纳米片的制备及其在锂电池中的应用

以CuSO4.5H2O和NH4VO3为原料,采用沉淀法制备了Cu3V2O7(OH)2.2H2O纳米片。利用XRD、FE-SEM、TG对样品的结构和形貌进行了表征,并对其作为锂电池正极材料的电化学行为进行了研究。电化学性能测试表明:Cu3V2O7(OH)2.2H2O纳米片具有较高的放电容量和良好的高温放电性能,是一类性能优良的锂电池正极材料。     

Co3O4 纳米粒子的表面改性及其对复合材料性能的影响

Co₃O₄纳米粒子填充耐高温有机硅树脂复合材料,可用来制备耐高温热流传感器表面的吸收热辐射材料。Co₃O₄粒子表面采用接枝处理的方法接枝上甲基丙烯酸丁酯来改善纳米粒子与有机树脂的界面性能和防止粒子间的相互团聚。采用红外分析和热失重分析的方法研究了接枝状态和接枝率。Co₃O₄纳米粒子的表面处理对复合材料界面性能、吸热性能和耐热性能的影响通过透射电镜(TEM)、热流传感器的校正试验、热失重分析(TGA)和热失重的微分曲线(DTG)进行了研究。结果发现,Co₃O₄粒子的表面处理提高了其在有机硅树脂中的分散性能,同时提高热流传感器的热流灵敏度。未改性纳米Co₃O₄粒子的加入降低硅树脂的耐热性;经表面改性的Co₃O₄粒子的加入,提高硅树脂的耐热性。