Ag+, Sr2+,Yb3+双掺杂对Ca3Co4O9-δ热电性能的影响

摘要：

采用溶胶-凝胶和冷压方法, 在Ca3Co4O9-δ体系中引入不同量的Ag+, Sr2+或Yb3+离子制备了可在300~870 K下稳定存在且热电性能优良的陶瓷材料Ca3-x-yAgxSryCo4O9-δ, Ca3-x-zAgxYbzCo4O9-δ和Ca3-y-zSryYbzCo4O9-δ(x,y,z=0.1, 0.15, 0.2).通过X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(IR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物进行表征.结果显示, 所制备的样品纯度较高, 晶粒均匀, 晶粒间较致密, 适量的Ag+, Sr2+, Yb3+离子取代Ca2+离子固溶到晶体中使制备的双掺杂材料晶胞体积发生了变化, 但并未引起晶体对称结构的变化.电阻率和Seebeck系数结果表明, 双掺杂优化了样品载流子的浓度, 使样品电阻率不断减小, 并使Seebeck系数的值不断增大.经过计算可知, Seebeck系数随电子有效质量的增大而增大.热导率结果表明, 双掺杂的样品热导率随掺杂元素的不同而变化, 计算结果显示声子热导依然在样品中占据主体贡献, 这与Ca3Co4O9-δ单掺杂Ag+, Sr2+或Yb3+的结果吻合.随着温度的升高, 双掺杂样品Ca2.7Ag0.2Yb0.1Co4O9-δ在870 K下热电优值(ZT)值达到最大(0.18).

关键词：双掺杂、溶胶-凝胶法、热电性能、陶瓷材料

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分类号：O611.6(无机化学)

资助基金：大庆油田有限责任公司采油工程研究院项目批准号: DQYT-1204003-2015-JS-824资助.Supported by the Petroleum Production Engineering Institute Fund of Daqing Oil Field Limited Company, ChinaDQYT-1204003-2015-JS-824

在线出版日期：2017-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1309-1315