鉍摻雜銀復(fù)合改性鈷酸鈣基氧化物的制備及熱電性能研究.pdf

1、隨著能源與環(huán)境問題的日益突出，廢熱發(fā)電這種熱電轉(zhuǎn)化技術(shù)作為適用范圍廣和符合環(huán)保要求的綠色能源技術(shù)吸引了越來越多的關(guān)注。Ca3Co4O9基氧化物是目前最有希望得到工業(yè)應(yīng)用的高溫?zé)犭姴牧现?，其具有耐高溫、抗氧化、熱穩(wěn)定性好、無污染、使用壽命長、制備簡單、成本低等優(yōu)點，但目前距離可實用化的性能指標(biāo)還有較大差距，因此，人們不斷努力尋求提高其熱電性能的新途徑。
　　本論文通過高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法合成出均勻超細(xì)的Bi摻雜Ca3Co4O9+δ體系

2、，Ag復(fù)合Ca3Co4O9體系和Bi摻雜Ca3Co4O9+δ與Ag復(fù)合體系的前驅(qū)粉體，采用先進(jìn)的放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)制備出致密的陶瓷材料，利用XRD、SEM和EDS對材料的物相和形貌進(jìn)行了表征。并在300～973K的溫度范圍，研究了材料的熱電系數(shù)S、電導(dǎo)率σ、功率因子P等性能隨溫度的變化規(guī)律。
　　對三個體系陶瓷試樣斷口的SEM觀察發(fā)現(xiàn)，晶粒均呈片層狀，晶粒尺寸大約1～4μm，基體中無明顯氣孔，材料的致密度較高。另外，XR

3、D物相分析、SEM斷口形貌觀察和EDS能譜分析結(jié)果表明，在Ag復(fù)合Ca3Co4O9體系和Bi摻雜Ca3Co4O9+δ與Ag復(fù)合體系陶瓷試樣中，當(dāng)單質(zhì)Ag摻入量較高時，Ag會以第二相的形式析出，大小約在0.1～1μm之間，元素Bi有利于單質(zhì)Ag在基體中的分布，使得基體中富Ag相的粒徑更小，分布更均勻。
　　對Bi摻雜Ca3Co4O9+δ系列陶瓷的熱電性能研究表明，Bi摻雜使材料的電導(dǎo)率和Seebeck系數(shù)同時增大，CBCO-5試樣的

4、功率因子最大，在973K時達(dá)到了4.8×10-4W·m-1·K-2，比未摻雜Bi元素的Ca3Co4O9試樣提高了26.3％。
　　Ag復(fù)合Ca3Co4O9體系和Bi摻雜Ca3Co4O9+δ與Ag體系陶瓷試樣的功率因子均比CBCO-0.5和Ca3Co4O9試樣有所提高。973K時，在CCOA體系中，CCOA-20試樣的功率因子最大，為5.7×10-4W·m-1·K-2，比Ca3Co4O9試樣提高了49%。CBCOA-10的試樣的功率