Zn-Sb双掺杂Mg2(Si,Sn)合金的热电性能

Mg₂(Si,Sn)合金热电材料具有成本低廉、环境友好等优点, 作为一种绿色环保的中温区热电材料一直受到广泛关注。在Mg₂(Si,Sn)基材料中掺杂大剂量Sb可诱发Mg空位, 从而有效降低材料的热导率, 但同时Seebeck系数也会降低。研究采用高温熔炼及真空热压法成功合成了Mg_2.12-ySi_0.4Sn_0.5Sb_0.1Zn_y (y=0~0.025)试样, 通过在大剂量Sb掺杂的Mg₂(Si,Sn)基材料中添加Zn元素, 研究了大剂量Sb和微量Zn双掺杂对材料电声输运特性的综合影响。研究结果表明, Zn-Sb双掺杂可通过有效抑制材料电子热导率的方法大幅降低Mg₂(Si,Sn)合金材料的总热导率, 与此同时明显提高掺Zn试样的塞贝克系数以弥补其电导率的损失, 维持材料较为优异的电学性能。最终, 热导率的大幅优化及电学性能的维持实现了材料综合热电性能的显著提升, 其中, 成分为Mg_2.095Si_0.4Sn_0.5Sb_0.1Zn_0.025的材料在823 K下热电优值ZT达到1.42。     

Effect of GaSb Addition and Sb Doping on the Thermoelectric Properties of Mg2Si0.5Sn0.5 Solid Solutions

利用B2O3助熔剂法结合热压法制备了Mg2Si0.487-2xSn0.5(GaSb)xSb0.013 (0.04 ≤ x ≤ 0.10)固溶体。X射线衍射结果表明样品呈单相。Sb掺杂有效提高了样品的电导率。随温度升高,Mg2Si0.487-2xSn0.5(GaSb)xSb0.013 (0.04 ≤ x ≤ 0.10)样品的电导率降低而塞贝克系数升高。随GaSb含量的增多,样品的电导率呈现出先增大后减小的变化趋势。所有样品中Mg2Si0.287Sn0.5(GaSb)0.1Sb0.013具有最低晶格热导率,其室温晶格热导率比Mg2Si0.5Sn0.5[11]低15%。由于电导率较高使Mg2Si0.327Sn0.5(GaSb)0.08Sb0.013具有最高热电优值,在720 K达到0.61,显著高于基体Mg2Si0.5Sn0.5[11]的最高热电优值0.019     

熔炼-退火法制备La_(0.3)Co_(4-x)Ni_xSb_(12)材料及其热电性能

采用熔炼-退火方法制备了La、Ni共掺方钴矿热电材料La0.3Co4-xNixSb12(x=0,0.1,0.5,0.75,1)。研究发现,x≥0.75时,出现NiSb2杂相,这说明当La的填充量为0.3时,Ni的固溶度在0.5到0.75之间。经电学性能测试发现,La0.3Co4-xNixSb12呈n型。随着x值的增大,Seebeck系数绝对值总体呈下降趋势,而电导率和热导率则随着Ni的掺杂量的增加而增加。La0.3Co3.9Ni0.1Sb12功率因子和ZT值分别达到最佳:功率因子σ.α2max=3.97×10-3Wm-1K-2(520K),ZTmax=0.64(773K)。     

原位溶剂热和热压制备微纳复合n型CoSb3及热电性能

在块体材料中引入纳米组元构建微纳复合材料是热电材料研究的一个新方向. 采用原位溶剂热和热压方法制备了由纳米晶粒和微米晶粒组成的n 型CoSb₃复合材料. 以CoCl₂、SbCl₃为原料, NaBH₄为还原剂, 乙醇为溶剂, 与熔炼制备的n型CoSb₃微米级别的粉末一起放入高压反应釜中, 在250℃下反应72h得到微纳复合的粉末材料, 热压后得到微纳复合的块体材料. 性能测试结果表明, 该材料表现为典型掺杂半导体的导电特征, 具有较好的电学性能. 微纳复合结构引入大量晶界增强了声子散射, 能有效降低材料的热导率, 并且由纳米组元引起的量子效应能提高材料的Seebeck系数, 使材料的热电性能得到改善. 本工作所制备的微纳复合n型CoSb3具有较低的热导率, 在测试温度范围内, 热导率为2.0～2.3W·m^-1·K^-1. 材料的最大无量纲热电优值在600K时达到0.5.     

Te掺杂方钴矿CoSb3的溶剂热合成及电学性能

以CoCl₂, SbCl₃和Te粉为原料, NaBH₄为还原剂, 用溶剂热方法合成了Te掺杂方钴矿CoSb_3-xTe_x(x=0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4)纳米粉末. 研究发现, Te含量较高的样品(x≥0.2)有明显的CoTe₂等杂相存在. CoSb_3-xTe_x合成粉末的粒径大小在40nm左右, 热压后晶粒发生长大, 平均晶粒尺寸约为300nm. 电学性能测试表明Te掺杂方钴矿CoSb_3-xTe_x的导电类型为n型, Seebeck系数的绝对值随着Te含量的增加而变小, 电导率随着Te含量的增加而增大. 在测试温度范围内, CoSb_2.8Te_0.2 具有最高的功率因子, 在773K温度下达到2.3×10³W·m^-1·K^-2.     

新型嵌锂材料——锌锑合金

阐述了新型嵌锂材料锌锑合金的嵌锂特性及其嵌锂机理。将Ｚｎ４ Ｓｂ３ 球磨后得到ＺｎＳｂ 与ＺｎＯ复合相。用此复合相单独作电极得到２７２ｍ Ａｈ／ｇ 的容量,加入铜粉后可得到４６２ｍ Ａｈ／ｇ 的容量,可逆性提高。加入Ｌｉ２Ｏ不能提高可逆性。     

Ge取代P型高锰硅合金的晶粒细化及其热电性能

采取悬浮熔炼法制备Ge取代的高锰硅试样Mn(Si1-xGex1).733(x取0.004,0.006,0.008,0.010,0.012),采用甩带法得到快凝高锰硅合金粉末,XRD分析表明快速凝固能够减少MnSi金属相的含量,Ge对Si位的取代产生晶格畸变,使得衍射峰向低角区偏移;将悬浮熔炼和快速凝固所得试样进行放电等离子烧结,测试并比较其热电性能。结果显示,快速凝固有效地降低了材料的热导率,Ge取代则使得有效载流子浓度增加,提高了电导率,从而提高材料的热电性能。实验范围内,当Ge取代量x=0.010时,ZT值最高,悬浮熔炼试样在850K时ZT值为0.53,快速凝固试样在750K时ZT值达到0.55。     

制备工艺对N型Bi_2Te_(2.4)Se_(0.6)合金热电性能的影响

采用缓慢冷却和液氮淬火两种真空熔炼工艺得到Bi2Te2.4Se0.6合金铸锭,再将铸锭研磨后热压烧结制备N型多晶样品。采用XRD、FESEM、激光热导仪及电学性能测试仪对样品的物相组成、断面形貌和热电性能进行分析和研究。结果表明:制备的多晶样品为单相;振动研磨得到的粉末热压后保留大量的微米级(1~5μm)颗粒。结合取向因子的计算结果可以推断,样品中无明显的晶粒择优取向;采用液氮淬火制备的样品由于晶粒细化的影响,其热导率显著降低,热电性能得到改善。在300~500 K温度范围内,液氮淬火试样BTSRS-OM-HP具有最大的功率因子和最低的晶格热导率;室温至500 K范围内,样品的晶格热导率保持在0.42~0.51 W/(m.K)之间,在468 K时,获得最大ZT值0.87。     

Ti掺杂对half-Heusler合金YNiSb热电性能的影响

通过悬浮熔炼方法制备了Y1-xTixNiSb(x=0,0.015,0.02,0.025)材料并研究了Ti掺杂对材料热电性能的影响。经过孔隙率修正后,Ti掺杂样品的热导率和电导率均比未掺杂样品要低,并且随着Ti含量的增加呈现先下降后上升的趋势。分析发现Ti掺杂后样品热导率的降低是由于电子热导率的下降所致,电子载流子的引入则导致了电导率的下降。Ti掺杂后样品Seebeck系数在室温下有变负趋势,表明材料在室温下可能呈现N型传导特性。最终,Ti掺杂提高了材料的热电性能。Ti含量x=0.015的样品在770K左右获得最大ZT值0.085,与未掺杂样品相比,提高了约60%。     

精心设计课堂提问提高历史课堂教学实效

课堂提问是历史教学设计实现教学目标极其重要的环节.课堂教学的成功与否,效果如何,提问的设计与提问的运用往往起关键作用.在新课程中,历史课从传统的满堂灌输转向.