βznlt4gtsblt3gt基热电材料的制备和热电性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要[3-Zn4Sb3是最具应用前景的中温热电材料之～。探索单相无裂纹O．Zn4Sb3的制备方法及通过第二相的引入和掺杂来优化和改善材料的热电性能是国内外研究的热点。本文探索了采用熔融缓冷法制备单相无裂纹13-ZauSb3块体热电材料和k掺杂的z114。In。Sb3化合物的可能性与工艺条件，制备了无裂纹的含有过量Zn的J3-Zn4Sb3／Zn复合材料及In掺杂的Zn4．xInxSb3热电材料；系统地研究了在[3-ZrkSb3化合物中第二相zn含量和分布状态以及掺杂元素In对D．Zn4Sb3基热电材料热电传输特性的影响规律。过量Zn对13一Zn4Sb3化合物

2、的电导率、Seebeck系数、热导率有显著的影响。随zn含量增加材料的电导率和热导率上升，Seebeck系数下降。Zn第二相的加入能有效提高材料的功率因子，随着第二相Zn含量的增加材料的功率因子增加，Zn过量2at％的9．Zn4Sb3／Zn在700K时其Zr值达到1．10。Zn4．xInxSb3化合物的晶格常数随掺杂量X的增加而增大，当名义组成x=O．25时，实际组成x=0．23时，In在p—Zn4Sb3中达到掺杂极限，此时晶格常数为a=1．2284nm，c=1．2464nm。In掺杂对13-Zrl4Sbs化合物的载流子浓度、电导率、Seebeck系数有显著的影响。当IⅡ的掺杂量

3、x<0．30时，随着In掺量的上升，zn4。In。Sb3化合物的载流子浓度下降、电导率下降、Seebeck系数上升；In掺杂能有效的降低材料的热导率；当In掺量为0．05时，在700K时zn395Ino05Sb3化合物ZT值达到1．01。关键词：J3-ZruSb3，第二相，掺杂，热电性能武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTp-Zn4Sb3isoneofthepromisingthermoelectricmaterialsinthemoderatetemperaturerange．nleresearchofproducingcrack—freebulkp-Zn4Sb3hasat

4、tractedsubstantialinterest，aswellasusingsecondphaseanddopingtoimprovethermoelectricproperties．Inthisthesis，Single-phase13-ZruSb3andZn4《InxSb3bulksampleswereproducedbymeltinginanevacuatedquartzampoulefollowedbycoolingslowly,aswellasseveralsamplesbasedon13-ZngSb3withdifferentamountsofZn．Theirth

5、ermoelectricpropertieswereinvestigatedfrom300Kto700K．ThedistributionofZninthesamplesWasobserved．TheeffectsofexcessZnanddopingatomInonthermoelectricpropertiesof[3-Zn4Sb3compoundwereinvestigatedsystematically．ThedistributionofZninthesamplesWasobservedandtheeffectsofexcessZnonthermoelectricprope

6、rtiesofp-Zn4Sb3compoundwereinvestigatedsystematically．WiththeamountofZninclusionincreasing，electricalconductivityandthermalconductivityofthesampleincreases，andtheSeebeckcoefficientdeclines．TheexcessZnleadstoanobviousimprovementtothepowerfactorofthe13-Zn4Sb3basedmaterials．TheZTmaxofsampleis1．1

7、0at700K，whentheamountofexcessZnis2at％．W胁thedopingamountofInincreasing．thelatticeparameterincreases．WhenthenominalcompositionisZn37slno25Sb3andanalyzedcompositioniszn342In0．23Sb3，itreachessolubilitylimitofInsubstitutingZninthefI-Zn4Sb3，andthel