calt3gtcolt4gtolt9gt热电材料制备及其clltgt掺杂的热电性能研究

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1、摘要热电材料是通过材料的热电效应实现热能和电能之间的转换的一种功能材料，由于其在环境、能源及材料利用等方面的优势，已成为材料方面的热门研究方向。本文以CaC03与C0203为原料，采用固相反应法，并用常压和热压两种烧结方式制备Ca3C0409热电材料及Cl离子掺杂热电材料。通过XRD、SEM、DTA．TG、阿基米德原理等对所制样品的物相组成、显微结构、密度、气孔率等进行了分析；并测试和分析了样品的电阻、Seebeek系数和功率因子等热电性能。同时，将掺杂样与空白样、常压烧结工艺与热压烧结工艺进行了对比分析。

2、研究结果表明：采用热压和常压烧结两种反应法均可以获得纯度较高的Ca3C0409，并且采用这两种方法都可以使C1离子掺杂入Ca3C0409晶格中。SEM的断面照片显示Ca3C0409热电材料微观组织呈片状排列，以片状颗粒为主，材料表现出明显的各向异性。热压烧结的样品在微观结构上更加致密，均匀。无论采用哪种制备方法，电阻率都随温度升高而降低，并且在高温时降低速率更加明显，说明材料适合在高温时使用。Seebeek系数都随电导率的升高而升高，这种反常关系被认为是由于声子曳引效应的作用。两种制备方法，掺杂Cl的试样，

3、均能明显提高材料的Seebeck系数和电导率，掺杂量为O．5％的CaCl2时，常压的Seebeck系数达到最大值为113州瓜，比掺杂前提高13％，电阻率达到最小值9．14x10。5Qm，比掺杂前降低14％。热压的Seebeek系数也在掺杂量为0．5％的CaCl2时，热压的Seebeek系数达到最大值为126p,V／K，比掺杂前提高11％，电阻率达到最小值8．47x10巧D,m，比掺杂前降低7％，说明掺杂对于提高热电性能的方法是可行的。在热压和常压烧结样品的对比实验中，热压样在微观结构以及宏观的热电性能上都优

4、于常压样。关键词：固相烧结，热电材料，Ca3C0409，掺杂AbstractThermoelectricmaterialisakindoffunctionalmaterialconvertingheatenergydirectlytoelectricenergY,thermalenergyandelectricalenergy．Thermoelectricmaterialisbecomingatopicalresearchaspectbecauseofascendanciesintheenvironment

5、，energiesandtheutilizationofmaterials．Inthiswork，thethermoelectricphenomena,history,theuseandtherecentdevelopmentprogressofthermoelectricmaterialsarereviewedindetailedatfirst．Wehaveselectedcalciumcobaltoxide(Ca3C0409)asourresearchobject．Intheexperiments．an

6、alyticallypureCaC03andC0203wereusedasrawmaterial，CaC03andadopingC1ionthermoelectricmaterialwerefabricatedbypresslesssinteringandhotpressuresintering．ThemierostructuresofthesampleswerecharacterizedbyXRD、SEM、EDXeta1．TherelativedensityandPorenumberweremeasure

7、dtoo·Thethermoelectricpropertiesweredeterminedbymeasuringelectricalresistivity、seebeckcoe伍cientandpowerfactor．Atthesametime,wecomparedblanksamplewithadopingsampleandcomparepresslesssinteringwithhotpressuresintering·Theresuitsshowthat：highPurityCa3C0409andC

8、a3C0409dopedwithCIionpreparedbypresslesssinteringandhotpressuresintering．SEMphotoshowsthatthemicrostructureoftheproductionwasplate·likeandmajori够ofgrain．Thematerialindicatesevidentanisotropy．hotpressuresinter