鋇銦雙填充n型方鈷礦熱電材料結(jié)構(gòu)與性能的重現(xiàn)性和放量制備.pdf

1、方鈷礦是最具有應(yīng)用前景的中溫?zé)犭姴牧现?，但其結(jié)構(gòu)和熱電性能的重現(xiàn)性和放量制備卻還缺乏研究。本文采用真空熔融-擴(kuò)散退火-放電等離子體燒結(jié)工藝制備了一系列名義組成為Ba0.4InmCo4Sb12(0～0.4，△m=0.1)的鋇銦雙填充方鈷礦熱電材料，研究了In雜質(zhì)的存在形式及其對電熱輸運(yùn)特性的影響。在此基礎(chǔ)上，以名義組成為Ba0.4In0.4Co4Sb12的鋇銦雙填充方鈷礦熱電材料為研究對象，研究了四批次10 g量級樣品的物相組成、顯微結(jié)

2、構(gòu)和熱電性能的重現(xiàn)性，比較了10 g、20 g和50 g量級樣品的物相組成和熱電性能，探索了100 g量級樣品的制備工藝，并表征了100 g量級樣品的物相組成和化學(xué)成分。
　　 Ba0.4InmCo4Sb12(0～0.4，△m=0.1)熱電材料研究表明：所有SPS樣品均由CoSb3相和少量BaO組成，m≥0.3的樣品還含有少量InSb；隨著m值增大，0

3、3的樣品的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率增大、Seebeck系數(shù)絕對值減小，這種熱電性能演變規(guī)律與填充In原子引起的載流子濃度降低、晶格散射增強(qiáng)和InSb第二相雜質(zhì)對電熱輸運(yùn)的貢獻(xiàn)有關(guān)。所有鋇銦雙填充方鈷礦熱電材料的功率因子均大幅度提高，晶格熱導(dǎo)率顯著降低，ZT值顯著增大，m=0.2和0.4的樣品800 K時ZT值分別達(dá)到1.19和1.25，與單鋇填充方鈷礦材料相比分別提高了52％和60％。
　　 四批次10 g量級Ba0.4In0.4Co4S

4、b12鋇銦雙填充方鈷礦熱電材料研究表明：四批次樣品均由CoSb3相和少量BaO、InSb組成，晶粒大小均在3～5μm之間；四批次樣品的電導(dǎo)率和Seebeck系數(shù)的最大值和最小值的差值均隨溫度升高而減小，電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)、熱導(dǎo)率和ZT值的統(tǒng)計(jì)平均值與它們的最大值與最小值的算術(shù)平均值非常接近，800 K時四批次樣品的ZT值均大于1.0。這些結(jié)果表明Ba0.4In0.4Co4Sb12鋇銦雙填充方鈷礦熱電材料的結(jié)構(gòu)和熱電性能具有很好的

5、重現(xiàn)性。
　　 不同量級Ba0.4In0.4Co4Sb12熱電材料研究表明：10g、20 g、50 g和100 g量級樣品均主要由方鈷礦相組成，其中20g、50 g和100 g量級樣品含有少量InSb，50 g和100 g量級樣品還含有CoSb2。10 g和20 g量級樣品的電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)和熱導(dǎo)率非常接近，ZT值均隨溫度升高而增大，800 K時ZT值均大于1.0。50 g量級樣品因CoSb2影響其電導(dǎo)率顯著降低，熱導(dǎo)