氧化物热电材料nacolt2gtolt4gt的制备及性能研究

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1、摘要随着可开采能源的日益减少，以及煤、石油、天然气等使用引起的环境污染日趋严重，开发新的洁净能源已迫在眉睫。氧化物热电材料作为一种新型的能源转化材料受到越来越广泛的重视，其最大优点是可以在氧化气氛的高温下长期工作，大多数无毒性、无污染而且制备简单。本研究采用PC(polymerizedcomplex)和CAC(citricacidcomplex)法制备了NaC0204多晶材料，通过研究制备工艺参数对材料热电性能的影响，获得了较为合理的制备工艺路线。并通过掺杂不同的元素来改善NaC0204热电性能。同时采用DV-Xa(Discrete-va

2、riational-Xa)分子轨道理论对NaC0204和不同元素掺杂的NaC02m分子簇进行了电子结构计算。PC和CAC方法制备NaC0204的工艺过程为：加热回流4h，250℃初烧2h，800℃煅烧6h+900℃1．5h，900℃烧结18h。制得的NaC0204块体材料最佳性能即Seebeek系数约为1．17xlff3V／K，电导率约为73．74S／era。为了提高其热电性能，用Ca和Ni分别对Na位和Co位进行掺杂研究。实验证明随着掺杂浓度的提高其电导率在增大，当x=0．15为最佳，尤其在500"C以上其导电性能大大得到了提高，所以该

3、材料适合在高温下工作。掺杂ca使材料的Seebeek系数也得到提高，但掺杂Ni对材料Seebeek系数的提高幅度要大于掺ca。采用DV-Xa分子轨道理论计算法对NaC0204的分子簇模型进行能级、态密度、化学键以及禁带宽度和净电荷等进行了计算。NaC0204电子结构是属于过渡态金属氧化物，具有较窄的能隙宽度。其导电性主要来源于co的3d轨道及0的2p轨道。Na的2s和2p轨道对NaC0204的导电性有非常重要的作用。Ca、Ni掺杂后，大大增加了费米能级附近的电子态密度，降低了能隙宽度，这可能是提高导电性的主要原因。关键词：NaC0204热

4、电性能电导率Seebeek系数DV-Xa方法ABSTRACTWiththedecreaseofenergyrCSOUF∞thatcanbeexploitedandtheseverityoftheenvironmentpollutions∞usedbycoal，oilandnatln'algas，ithasbcoomourgentthatdevelopsnewdeanenergySOLIrc,e．Aspotenfialcandidatesforanewthermodectricmaterialseveralelectronicconduct

5、iveoxideshaveattractedmoreandmoFcresearchinterests．These∞dd器havemanyadvancedproperties，such鹧，canbeusedatllightemperatureforlongtime，nontoxic,witllompolluflo地andcanbepreparedeasily．Inthiswork,NaC0204polyerystalmaterialswercsynthesizedbythePCOo]ymerizedcomplex)andCAC(citric

6、acidcomplex)methods．TheinfluencesoftheprocessparametersonthethermoelectricpropertiesofNaC0204Ⅵ啪investigated．Basedontheresults，areasonableprocesstechnicswasobtained．ThendifferentelementsWgTCinducedintotheNaCoz04toimproveitsthermoelectricperformance．Inaddition,theelectronic

7、structuresofthe(Na7Col4048)al’clusterandclustercompriseddifferentdopantswe∞carriedoutusingaDV-Xa(Diserete-variational·Xa)method．TheoptimizedprocessforpreparingtheNaC0204bythePCandCACmethodsincludesheatingeireumfluencefor4h,driedal250℃for2hcalcinedm800℃for6handthenat900"(2

8、for1．511,finallysinteredat900"Cfor18h．TheSe曲eckcoefficientofthesinteredNaC0204isabout1．17x1o-～／K