方鈷礦基熱電材料的高壓制備與熱電性能研究.pdf

1、熱電材料的性能是用一個無量綱因子熱電優(yōu)值（ZT）來表示的：ZT=S2·σ·T/κ。其中S為Seebeck系數，σ為電導率，κ為熱導率。我們用σ·S2來表征材料的電輸運性能，又被稱為功率因子。ZT越大，表明材料的熱電性質越好。方鈷礦基熱電材料自問世以來，受得了科學家的廣泛關注。本文首先對二元方鈷礦進行了碲置換，改善材料的電學性質。其次，本文通過向方鈷礦的本征晶格孔洞中引入堿土金屬鋇原子和氣孔的方式，以期降低材料的熱導率，實現材料ZT的提高

2、。
　　由于方鈷礦的合成是一個包晶轉換過程，因此常壓合成方法合成方鈷礦存在許多困難。高壓方法卻有合成材料快速，容易的特點。因此，本文通過高溫高壓方法并通過淬冷的方式來制備方鈷礦基熱電材料。首先，我么合成了二元方鈷礦熱電材料。通過對材料進行XRD和SEM測試，表明我們合成了純相方鈷礦多晶，晶界明顯，晶粒豐富，粒徑大約在1-2um。
　　其次，我們在成功合成二元方鈷礦的基礎上，在不同壓力點下合成了碲置換的方鈷礦基熱電材料。研究了

3、室溫下材料的電學性能隨合成壓力的變化關系，并分析其物理機制。我們在溫度區(qū)間為300K-743K，測量了樣品的熱電性質隨溫度的變化關系。其中功率因子大體與溫度的變化趨勢相同，最大值出現在溫度為743K時，其最大值為19.04μW·cm-1·K-2。熱導率隨著溫度的升高而下降。熱導率最小值出現在溫度為743K時，最小值為4.13W·m-1·K-1。最終我們算出材料的ZT值為0.34，出現在溫度為743K。表明通過碲置換可以有效的降低材料電阻

4、率和熱導率，最終提升了材料的熱電優(yōu)值。
　　我們在碲置換方鈷礦的基礎上，利用高溫高壓方法進行了Ba填充型方鈷礦（CoSb3）熱電材料的高壓制備和熱電性能研究。我們通過XRD測試表明合成樣品為純相方鈷礦多晶。SEM測試表明，材料的晶界明顯，晶粒豐富，粒徑大約在1-2um。我們進行了室溫下材料的電學性質隨鋇填充量的變化規(guī)律并分析了其物理原因。塞貝克系數和電阻率都是隨著鋇填充量的提高而大體呈現上升趨勢。我們對合成樣品進行了在300K-7