导读:本文包含了填充式方钴矿化合物论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:p型填充式方钴矿化合物,固相反应,熔体旋甩,热电性能
填充式方钴矿化合物论文文献综述
郭莉杰[1]（2016）在《p型填充式方钴矿化合物的制备与热电性能研究》一文中研究指出随着石油、煤、天然气为代表的化石能源的日益短缺和环境污染问题的不断恶化,发展新型的、环境友好的、新型可再生能源已迫在眉睫。热电半导体材料(亦即热电材料)是一种新型的、环境友好的新能源材料,其研究和发展受到了国际上的广泛关注。自Slack博士曾提出“声子玻璃-电子晶体”(PGEC)的概念以来,这一概念提供了独立调控叁个热电参数的途径,拓展了热电材料的研究方向。具有笼状结构且含重元素的填充式方钴矿(skutterudite)最早从实验角度验证了PGEC概念,显示出较高热电优值,且最佳工作温区在600℃左右,非常适合用在汽车尾气管将发动机余热转换为车载用电。目前,国内外热电学者对n型填充式方钴矿材料进行了大量且系统的研究,通过多原子复合填充,n型填充式方钴矿化合物的最大热电优值ZT可达1.7。然而,目前人们对p型填充式方钴矿的研究却相对较少,最大ZT值一直在1.0左右徘徊。众所周知,热电器件需要相匹配的n型和p型材料配对使用,因此研究和开发高性能的p型方钴矿材料是该体系获得实际应用的关键。本研究以p型填充式方钴矿化合物为研究对象,分别采用传统固相法和自制熔体旋甩法制备化合物NdxFe3Co Sb12和NdxYbyFe3Co Sb12,系统探讨了填充原子种类及含量对p型方钴矿化合物热电性能的影响规律;深入研究了产物微结构对其热电性能的影响机理;着重论述了熔体旋甩工艺对产物微结构、形貌及在改善材料热电性能方面的优势;并最终得到了优化的材料组分及较高性能的热电优值。具体研究内容和结果如下:(1)采用“熔融-淬火-退火-放电等离子烧结”方法制备了一元p型填充式方钴矿化合物NdxFe3Co Sb12(x=0.8,0.85,0.9,0.95,1.0),XRD结果表明我们制备出的样品主相均为方钴矿相,SEM图像显示SPS烧结后的样品较为致密,可达理论密度的97%,晶界较为明显,晶粒尺寸大致在3~5um。热电性能结果显示样品Nd0.9Fe3Co Sb12在760K时最大ZT可达0.8,表明p型一元填充式方钴矿化合物在中温区热电材料研究方面仍有提升空间。(2)利用自制的熔体旋甩装置,采用“熔体旋甩结合放电等离子烧结”方法超快速合成一元p型填充式方钴矿化合物NdxFe3Co Sb12(x=0.8,0.85,0.9,0.95,1.0),该技术大大节省了产物制备时间,由原来的大概7d左右(传统固相法)直接降至目前的小于3h。通过微结构分析表明,样品的均匀性得到了大大的改善、晶粒尺寸也大大降低,由原来的几微米(传统固相法)直接降至几十纳米,这为材料晶格热导率的大幅度降低提供了极为有利的途径。此外,与传统法合成的同一组分样品相比,虽然其电导率有所下降但是Seebeck系数却得到了一定程度的提升,最终样品的电学性能仍然得到了较为显着的提高。结合材料电热输运性能,最终x=0.9的样品Nd0.9Fe3Co Sb12在760K时ZT达到了1.0。比用传统法得到的同一组分的样品ZT提高了25%。(3)基于熔体旋甩法的优势,继续采用“熔体旋甩结合放电等离子烧结”方法快速制备p型二元填充式方钴矿化合物NdxYbyFe3Co Sb12(x=0.3,0.4,0.5,0.6,0.7),XRD物相分析表明我们所制备的样品确实为方钴矿相。通过扫面电镜和透射电镜分析样品的微结构,发现有无数纳米第二相YbSb析出,这些纳米析出物对散射中长波声子、降低晶格热导率提供了额外的机制。另外,随着原子填充分数的增加材料电学性能有所增加,总热导率有一定程度的降低。总之,此方法制备p型二元填充式方钴矿化合物不仅大大缩短了时间、降低了合成成本,而且可以大幅度减小晶粒尺寸、降低晶格热导,提高材料综合热电性能。最终在760K样品Nd0.6Yb0.4Fe3CoSb12的最大ZT达到了1.05,与传统法制备的同组分二元样品相比平均ZTave提高了14%。(本文来源于《重庆大学》期刊2016-04-01）
姜一平,贾晓鹏,马红安,邓乐,郑世钊[2]（2011）在《压力对稀土元素Sm填充方钴矿化合物热电性能的影响》一文中研究指出通过高温高压方法合成出稀土元素Sm填充n型方钴矿化合物SmxCo4Sb12(0<x<1),并考察了在室温下Sm填充率对热电性能的影响规律.结果表明:SmxCo4Sb12化合物表现为n型传导;电阻率和Seebeck系数随着合成压力的增加逐渐增加;晶格热导率随着Sm填充分数的增加而降低,在Sm填充量为0.5时达到最小值.室温下Sm0.5Co4Sb12化合物显示最大热电性能指数,其最大无量纲热电性能指数ZTmax值达到0.16.(本文来源于《北华大学学报(自然科学版)》期刊2011年05期）
王作成[3]（2011）在《In和RE/AE双原子复合填充n型方钴矿化合物的制备及热电性能》一文中研究指出填充式方钴矿化合物作为PGEC热电材料的代表,是中温热电领域最具发展潜力的材料之一。最近研究发现：In掺杂方钴矿获得了较高的热电性能,但是,对于其能否填充仍存在争议；虽然具有原位内生纳米InSb结构的纳米复合热电材料InxCeyCo4Sb12最大ZT值可达到1.43,但是,In与其他稀土或碱土元素复合掺杂方钴矿能否形成InSb纳米复合结构,InSb纳米复合结构又会对In与其他稀土或碱土元素复合掺杂方钴矿的热电性能有何影响?这些亟待研究的问题目前尚无相关研究见诸报导。本论文利用熔融-淬火-退火结合放电等离子体烧结(SPS)工艺制备了一系列In掺杂n型CoSb3基填充式方钴矿热电材料,通过系统研究相组成、微结构及热电性能,阐明了In在方钻矿中的存在形式；探讨了5种稀土填充元素单元素填充及In-RE复合填充对方钻矿电热传输性能的影响规律；揭示了纳米InSb在In-RE复合填充方钴矿中存在的普遍性,并研究了纳米InSb对热电性能的影响规律；探讨了熔融-淬火-退火-SPS工艺下纳米InSb生成条件,并通过调控In-RE复合填充方钴矿的掺杂量对热电性能进行了优化；研究了In-AE复合填充对方钴矿热电性能的影响规律,通过调控组分揭示了纳米InSb在In-AE复合填充方钴矿中存在的可能性。得到以下结论：阐明了In在方钴矿中的存在形式。元素In可以作为方钴矿填充元素而填充到方钴矿二十面体空洞结构中,当In掺杂量在填充上限(In单元素填充分数上限为0.22)以下时可以完全填充,填充状态In可能仅5p1轨道电子电离,为+1价；当In掺杂量超过填充上限时,超过In填充上限的部分以InSb纳米第二相形式均匀镶嵌于方钴矿晶界上,另一部分以填充形式存在。同时,In与RE/AE复合填充时,In的填充上限决定于In和RE/AE各自单元素填充时的填充上限、RE/AE的掺杂量以及In与RE/AE的相对填充竞争能力。当掺杂In全部处于填充状态时,探讨了5种稀土元素RE(RE=La、Yb、Ce、Pr、Eu)单元素填充及In-RE复合填充对方钴矿电热传输性能的影响规律,对样品RE0.1Co4Sb12和In0.1RE0.1Co4Sb12研究结果表明：填充离子的化学价态及填充分数对电热输运性能有很大的影响；Yb、Pr及Ce填充对Seebeck系数的提高效果显着,这可能与其填充样品具有大的电子有效质量和重费米面有关；RE0.1Co4Sb12样品中,Pr填充样品具有高的电性能和低的热导率,在750K时获得最大ZT值0.9；In0.1RE0.1Co4Sb12样品中,In与Yb复合填充样品具有最高的电性能和较低的热导率,800K时其最大ZT值达到1.22。当In掺杂量超过填充上限并有第二相InSb产生时,通过对InSb样品的研究,揭示了纳米InSb在In-RE复合填充方钴矿中存在的普遍性及其对热电性能的影响规律。In0.3RE0.1Co4Sb12烧结样品中普遍存在着均匀镶嵌于方钴矿晶界上且晶粒尺寸在100 nm以下的InSb纳米颗粒。纳米InSb生成机理为：在SPS烧结过程中,第二相InSb以液相形式均匀分布于方钴矿晶界上,快速冷却过程中形核结晶为InSb纳米晶。这种InSb纳米复合方钴矿InSb样品在保持高功率因子的情况下具有较低的晶格热导率,In0.3Pr0.1Co4Sb12样品在800 K时获得最大ZT值1.26,In0.3Eu0.1Co4Sb12样品在800 K时最大ZT值达到1.21。根据上述研究结果,通过协同调控In和RE的掺杂量,阐明了纳米InSb生成条件,并优化了材料热电输运性能。在In和Eu复合填充方钴矿中,样品中仅发现了InSb纳米第二相,这与Eu填充上限大且填充竞争力强有关,通过组分优化并对热电性能研究发现,InSb样品具有适当的填充分数和适量的InSb纳米含量,因此获得了好的电性能和低的热导率,800 K时达到最大ZT值1.31。制备了Pr填充n型CoSb3基方钻矿热电材料,探明元素Pr填充上限为0.21,单元素填充样品Pr0.2Co4Sb12获得了很高的热电性能,在800 K时达到最大ZT值1.03；相比于Eu, Pr的填充竞争能力较弱,In0.20PrxCo4Sb12样品中x≥0.20时出现了Co3Pr、PrSb和CoSb2的杂相,CoSb2样品在800 K时达到最大ZT值1.26。综上所述,In与RE复合掺杂样品中,纳米InSb的形成与以下因素有关：制备工艺、In以及RE的掺杂量、In以及RE元素单原子填充时的填充上限、RE与In的相对填充竞争能力。研究了In-AE复合填充对方钻矿热电性能的影响规律,通过调控组分揭示了纳米InSb在In-AE复合填充方钴矿中存在的可能性。在相同填充分数下,相比于In-RE复合填充样品,In与叁种碱土元素AE (AE=Ca、Sr、Ba)复合填充样品具有较低的晶格热导率,In0.2AE0.2Co4Sb12样品800 K时ZT值皆达到1.2以上In0.2CaxCo4Sb12样品中存在InSb纳米复合结构,且随x增大,InSb纳米复合量增多,这些纳米结构使样品在保持很高功率因子的同时晶格热导率较低,x=0.25样品在800 K时功率因子达到4.9mWm-1K-2,最大ZT值达到1.34。(本文来源于《武汉理工大学》期刊2011-05-01）
郭全胜,李涵,苏贤礼,唐新峰[4]（2010）在《熔体旋甩法制备p型填充式方钴矿化合物Ce_(0.3)Fe_(1.5)Co_(2.5)Sb_(12)的微结构及热电性能》一文中研究指出采用熔体旋甩法结合放电等离子烧结技术(MS-SPS)制备了p型填充式方钴矿化合物Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12,研究了熔体旋甩工艺对微结构以及热电性能的影响规律.结果表明,较高的铜辊转速和较低的喷气压力有利于提高熔体的冷却速率,使带状产物晶粒细化.薄带经SPS烧结后得到致密、基本单相、晶粒尺寸均匀细小(150—300nm)的块体.与传统方法制备的试样相比,MS-SPS试样虽然电导率有所降低,但因具有较大的Seebeck系数而获得了相对较高的功率因子.更为重要的是,由于MS-SPS样品中的纳米结构,样品晶格热导率较传统方法制备的Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12降低约30%,因此MS-SPS工艺制备的试样的无量纲热电性能指数ZT与传统方法制备的样品相比有所提高,750K时达到0.55左右.(本文来源于《物理学报》期刊2010年09期）
秦丙克,李小雷,李尚升,宿太超,马红安[5]（2010）在《Ba填充方钴矿化合物的高压合成及热电性能》一文中研究指出利用高压固相反应方法成功合成了Ba填充型方钴矿化合物BaxCo4Sb12(0.2≤x≤0.8),并探讨了Ba填充及合成压强对化合物电学性能的影响.采用XRD和SEM确定了相组成和晶体形貌,并在室温下测试了材料的电阻率及Seebeck系数.实验结果表明:高压可有助于提高Ba在CoSb3中的填充含量;化合物BaxCo4Sb12的晶粒直径处于微纳米级而且样品中含有大量的微气孔;在合成压强为4.25GPa时,样品BaCoSb获得最高的功率因子13.19μW/(cm.K2).(本文来源于《无机材料学报》期刊2010年01期）
姜一平,贾晓鹏,宿太超,董楠,邓乐[6]（2009）在《Sm填充型方钴矿化合物的高温高压合成及电输运特性研究》一文中研究指出利用高温高压方法在2～5.0 GPa和900 K的合成条件下成功合成出系列立方相Sm填充型方钴矿化合物Sm_xCo_4Sb_12(x=0.2,0.6,0.8)体热电材料,并系统地研究了合成压力及不同的Sm填充分数对其室温下的电输运特性(电阻率、Seeddeck系数、功率因子)的影响.研究结果表明,Sm填充型方钴矿化合物Sm_xCo_4Sb_12为n型半导体.在不同压力下,随着Sm填充分数的增加,Seeddeck系数的绝对值和电阻率均呈现降低趋势.在2 GPa,900 K条件下合成的Sm_0.8Co_4Sb_12化合物功率因子达到最大值5.88μw/(cm·K2).(本文来源于《原子与分子物理学报》期刊2009年04期）
万俊霞,赵雪盈,李小亚,季诚昌,陈立东[7]（2009）在《退火时间对铕填充式方钴矿化合物热电性能的影响》一文中研究指出采用熔融法结合放电等离子烧结技术制备了Eu填充式方钴矿化合物EuyCo4Sb12,研究了退火时间对Eu填充量及化合物热电性能的影响。采用X射线衍射和电子探针表征了化合物的相组成及成分。在300～850K,测试了化合物的电导率、热导率和Seebeck系数,结果表明:随着退火时间的延长,Eu在Co4Sb12中的填充量增加,电导率增加,晶格热导率降低,Seebeck系数降低;当退火时间为96h时,Eu填充量达到0.43,与名义组分相同经168h退火所得化合物的Eu填充量相近。(本文来源于《硅酸盐学报》期刊2009年03期）
董楠,贾晓鹏,宿太超,姜一平,郭建刚[8]（2009）在《Na填充型方钴矿化合物CoSb_3的高压合成及电输运特性研究》一文中研究指出利用高压合成方法,在压力为2 GPa、温度为900 K的条件下,以NaN3作为添加剂,成功地合成出了Na填充型的方钴矿化合物CoSb3。X射线衍射(XRD)研究结果表明,当Na填充量达80%时,合成的Na填充型方钴矿化合物CoSb3仍为单相方钴矿结构,没有Na和NaN3等杂质峰。在室温下对不同Na填充量的样品进行了电阻率(ρ)和Seebeck系数(α)的测试,研究了不同Na填充量对样品电阻率、Seebeck系数和功率因子(2ασ)的影响。研究结果表明:室温下,样品的电导率随Na填充量的增加而增大,Seebeck系数的绝对值随Na填充量的增加而减小。当Na填充量为0.4时,样品获得了最高的功率因子(8.72μW.cm-1.K-2),此值高于He等报道的利用热压法制备的CoSb3的值。填充量对样品电输运特性的影响规律与Pei等研究的K填充型CoSb3的研究结果相一致。上述研究结果表明,高压合成技术有利于提高填充型方钴矿化合物的填充量,并有效地提高样品的电输运特性。(本文来源于《高压物理学报》期刊2009年01期）
万俊霞[9]（2009）在《复合和掺杂对CoSb_3基填充方钴矿化合物热电性能的影响》一文中研究指出CoSb_3基填充方钴矿化合物因其具有很高的载流子迁移率和很大的载流子有效质量,使得它作为一种高性能热电材料近十几年来,受到众多科学家们的广泛关注。填充式方钴矿化合物的显着特点是填充原子在Sb组成的二十面体较大空洞中的扰动效应,能强烈散射晶格声子,显着降低材料的晶格热导率。但是填充方钴矿化合物的晶格热导率仍高于传统热电材料(如Bi_2Te_3合金),在填充方钴矿中引入能对晶格声子产生有效散射的第二相以及通过掺杂引入晶格缺陷等,是进一步降低填充式方钴矿化合物晶格热导率的有效途径。本文从降低CoSb_3基方钴矿化合物的晶格热导率,优化电传输性能的角度出发,研究了Eu填充在Eu_yCo_4Sb_(12)中原位生成Eu_2O_3相及Yb_yCo_4Sb_(12)化合物Co位Fe掺杂对材料电、热性能的影响。采用熔融法结合放电等离子烧结技术(SPS)成功制备了Eu初始掺杂量为0.6经不同退火时间热处理的Eu_yCo_4Sb_(12)块体材料。X射线(XRD)分析表明,退火前后材料的相组成有明显的变化,退火前为CoSb_2和Sb两相,退火24h后,形成了Co_4Sb_(12)主相,但存在Sb、CoSb_2杂质相。随着退火时间的延长,Eu的填充量增加,晶格常数变大,杂质相减少。根据晶格常数和EPMA的分析结果,当退火时间为96h时,Eu填充量达到0.43,与名义组分相同经长时间退火所得Eu填充式Eu_yCo_4Sb_(12)化合物的填充量相近。随着退火时间的延长,由于Eu填充量增加,电子浓度增加,电导率增加,Seebeck系数的绝对值降低。对于退火24h的Eu_(0.24)Co_4Sb_(12)样品,850K时其最大ZT值约为0.9,与传统长时间退火工艺所得Eu填充式Eu_yCo_4Sb_(12)化合物的最大ZT值相近。为了消除Sb、CoSb_2杂质相,采用两步退火法合成了Eu_yCo_4Sb_(12)/Eu_2O_3复合材料。结果表明,二次退火后,杂质相消失,Eu_2O_3相以纳米颗粒的形式分布在基体的晶界及晶粒内,产生额外声子散射机制,大幅度降低了材料的晶格热导率,Eu_(0.27)Co_4Sb_(12)/Eu_2O_3复合材料的最低室温晶格热导率仅为2.04Wm~(-1)K~(-1),高温时降低到0.52Wm~(-1)K~(-1),接近填充方钴矿化合物理论计算的最小值。同时,复合材料仍保持良好的电传输性能,在850K时,最大功率因子为50μWcm~(-1)K~(-2),ZT值达到了1.1。采用熔融法制备了Yb_yFe_xCo_(4-x)Sb_(12)化合物,研究了Fe的掺杂量对CoSb_3基方钴矿化合物热电性能的影响。结果表明,化合物的主要相组成为Yb_yFe_xCo_(4-x)Sb_(12),EPMA结果显示化合物中含有微量FeSb_2和CoSb_2杂质相。化合物的赛贝克系数均为正值,表明为P型半导体。Fe置换Co,在晶体中引入空穴,随着Fe掺杂量的增加,由于空穴浓度增加,化合物的电导率增加,晶格热导率降低,当Fe/Co比大约为1.2/2.8时,Yb_yFe_xCo_(4-x)Sb_(12)化合物的晶格热导率达到最小值,Yb_(0.29)Fe_(1.2)Co_(2.8)Sb_(12)的室温晶格热导率为1.33Wm~(-1)K~(-1),在800K时Yb_(0.29)Fe_(1.2)Co_(2.8)Sb_(12)的最大ZT值约为0.67。(本文来源于《东华大学》期刊2009-01-01）
苏贤礼,唐新峰,李涵,邓书康[10]（2008）在《Ga填充n型方钴矿化合物的结构及热电性能》一文中研究指出用熔融退火结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了具有不同Ga填充含量的GaxCo4Sb12方钴矿化合物,研究了不同Ga含量对其热电传输特性的影响规律.Rietveld结构解析表明,Ga占据晶体学2a空洞位置,Ga填充上限约为0.22,当Ga的名义组成x≤0.25时,样品的电导率、室温载流子浓度Np随Ga含量的增加而增加,Seebeck系数随Ga含量的增加而减小.室温下霍尔测试表明,每一个Ga授予框架0.9个电子,比Ga的氧化价态Ga3+小得多.由于Ga离子半径相对较小,致使Ga填充方钴矿化合物的热导率κ及晶格热导率κL较其他元素填充的方钴矿化合物低.当x=0.22时对应的样品在300 K时的热导率和晶格热导率分别为3.05 Wm-1.K-1和2.86 Wm-1.K-1.在600 K下Ga0.22Co4.0Sb12.0样品晶格热导率达到最小,为1.83 Wm-1.K-1,最大热电优值Z,在560 K处达1.31×10-3K-1.(本文来源于《物理学报》期刊2008年10期）
填充式方钴矿化合物论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
通过高温高压方法合成出稀土元素Sm填充n型方钴矿化合物SmxCo4Sb12(0<x<1),并考察了在室温下Sm填充率对热电性能的影响规律.结果表明:SmxCo4Sb12化合物表现为n型传导;电阻率和Seebeck系数随着合成压力的增加逐渐增加;晶格热导率随着Sm填充分数的增加而降低,在Sm填充量为0.5时达到最小值.室温下Sm0.5Co4Sb12化合物显示最大热电性能指数,其最大无量纲热电性能指数ZTmax值达到0.16.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
填充式方钴矿化合物论文参考文献
[1].郭莉杰.p型填充式方钴矿化合物的制备与热电性能研究[D].重庆大学.2016
[2].姜一平,贾晓鹏,马红安,邓乐,郑世钊.压力对稀土元素Sm填充方钴矿化合物热电性能的影响[J].北华大学学报(自然科学版).2011
[3].王作成.In和RE/AE双原子复合填充n型方钴矿化合物的制备及热电性能[D].武汉理工大学.2011
[4].郭全胜,李涵,苏贤礼,唐新峰.熔体旋甩法制备p型填充式方钴矿化合物Ce_(0.3)Fe_(1.5)Co_(2.5)Sb_(12)的微结构及热电性能[J].物理学报.2010
[5].秦丙克,李小雷,李尚升,宿太超,马红安.Ba填充方钴矿化合物的高压合成及热电性能[J].无机材料学报.2010
[6].姜一平,贾晓鹏,宿太超,董楠,邓乐.Sm填充型方钴矿化合物的高温高压合成及电输运特性研究[J].原子与分子物理学报.2009
[7].万俊霞,赵雪盈,李小亚,季诚昌,陈立东.退火时间对铕填充式方钴矿化合物热电性能的影响[J].硅酸盐学报.2009
[8].董楠,贾晓鹏,宿太超,姜一平,郭建刚.Na填充型方钴矿化合物CoSb_3的高压合成及电输运特性研究[J].高压物理学报.2009
[9].万俊霞.复合和掺杂对CoSb_3基填充方钴矿化合物热电性能的影响[D].东华大学.2009
[10].苏贤礼,唐新峰,李涵,邓书康.Ga填充n型方钴矿化合物的结构及热电性能[J].物理学报.2008
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