磁性粒子掺杂n型方钴矿基材料的制备和热电性能

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1、分类号——UDC密级学校代码!Q垒窆2武滗理歹大薯学位论文题目壁：睦鳖至堡垒望型壅笪壁基挝盘鲍剑签垄垫垫：垦丝英文Preparationandthermoelectricpropertiesofthemagnetic足基目卫i鲢i鱼!星墨亟鲤星鱼旦：垃P星￡QS坠三二坠垒墨曼鱼堕!堑星!i垒!墨研究生姓名塞!l旦9指导教师姓名堂溘态职称垫撞学位盛±申请学位级别硕士430070论文提交日期2Q!呈．生§月论文答辩日期2Q!三生§月学位授予单位盍垫墨王盘堂学位授予日期答辩委员会主席——评阅人2013年5月独创性声明IIII

2、IIIIIIIUllUllY2362753本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生(签名)：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文

3、被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定)～⋯)：讲翩徽)：越慨舰7摘要方钴矿热电材料在200—500℃中温区具有优异的热电性能和结构稳定性，被认为是太阳能热电．光电复合发电、汽车尾气余热发电等的关键材料。本论文以(Ba，In)叉A填充方钴矿材料为对象，通过掺杂磁性纳米颗粒，制备磁性纳米复合热

4、电材料，研究了磁性粒子掺杂对方钻矿物相组成、显微结构和热电性能的影响，并分析磁化处理对复合材料电热输运性能的影响规律。采用熔融急冷．扩散退火．化学镀水热处理．放电等离子体烧结工艺制备了一系列Ni纳米粒子掺杂、名义组成为xNi／Bao3Ino3C04Sbl2(0<_xS0．12％，Ax=-0．03％)的Bao．3Ino．3C04Sbl2基磁性纳米复合热电材料，并重点研究了Ni纳米粒子掺杂对材料的物相组成和电热输运性能的影响。XRD和电子显微镜分析表明，化学镀水热处理前后的所有样品均由单相方钴矿组成，未出现CoSb2、In

5、Sb等杂质相，指示(Ba，In)填充方钴矿具有很好的化学稳定性。电热输运性能研究表明，优化Ni纳米粒子掺杂量可在保持较高Seebeck系数条件下显著提高电导率和功率因子，Ni纳米粒子产生的增强声子散射作用可有效降低晶格热导率，Ni纳米粒子掺杂具有协同调控电热输运的作用。Ni纳米粒子掺杂量为x=0．09％的样品850K时Z丁值达到1．34，与磁化前纯Bao．3In03C04Sbl2块体材料850K时Z丁值1．16相比，提高了15．7％；磁化后该样品850K时达到1．39，与磁化后纯Bao．3Ino3C04Sbl2块体材料

6、850K时刀值1．33相比，增加了4．0％。采用熔融急冷．扩散退火．超声分散处理．放电等离子体烧结工艺制备了一系列Fe纳米粒子掺杂、名义组成为xFe／Bao．3Ino．3C04Sbl2(05垤0．4％)的Bao3Ino3C04Sbl2基磁性纳米复合热电材料，并重点研究了Fe纳米粒子掺杂对材料的物相组成、显微结构和电热输运性能的影响。所有SPS烧结样品均由主晶相方钴矿相组成，但随着Fe掺量增加，杂质相CoSb2、FeSb2逐渐增多。所有样品的晶粒大小集中在2～5gm之间。由于第二相影响，Fe掺杂样品的电导率和热导率均降低

7、。样品ZT值随X值增大先增大后降低，x=O．05％Fe掺杂样品同时具有高功率因子和低热导率，Z丁值最大，850K时达到1．30，与磁化前纯Bao3Ino3C04Sbl2块体材料850K时Z丁值1．2l相比，提高了7．4％；磁化后该样品850K时达到1．36，与磁化后纯Bao．3Ino．3C04Sbl2块体材料850K时刀值1．26相比，增加了7．9％。采用熔融急冷．扩散退火．球磨及超声分散处理．放电等离子体烧结工艺制备了一系列BaFel2019纳米粒子掺杂、名义组成为xBaFel2019／Bao3‰3C04Sbl2(0

8、蜓O．4％，Ax=-0．1％)的Bao．3Ino．3C04Sbl2基磁性纳米复合热电材料，并重点研究了BaFel2019纳米粒子掺杂对材料的物相组成、显微结构和电热输运性能的影响。所有SPS烧结样品均由主相方钴矿组成，晶粒大小集中在2～4gm之间；BaFel2019纳米粒子掺杂样品的电导率降低，Seebeck系数增大，总热导率降低