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层状钴氧化物NaxCoO2（x=0.65～0.85）高温热电性能和晶体结构的研究

2020-11-29阅读(658)

层状钴氧化物NaxCoO2（x=0.65～0.85）高温热电性能和晶体结构的研究

论文摘要

层状Co氧化物NaxCoO2具有优异的热电转换性能。低Na含量样品的热电性能已被广泛报道,但高Na含量样品的热电性能还鲜见报道。本论文用快烧法合成了不同Na离子浓度的NaxCoO2多晶样品,并对材料进行了一系列的表征,如材料的相组成、Na离子含量、颗粒的微观形貌、材料的晶体结构和高温热电性能。X射线衍射分析表明:用快烧法可合成Na离子含量为0.65～0.85的NaxCoO2多晶样品,样品的空间群为P63/mmc,晶胞参数a和c随着Na离子含量的增加呈现相反的变化趋势。颗粒的微观形貌研究表明:几何构型为六边形的小片沿某一方向层状排列。材料的高温电导率和Seebeck系数测试表明:Na离子含量对材料热电性能的影响非常显著。Na0.78CoO2材料的Ag粒子和C纤维改性效果明显。材料的高温电导率和Seebeck系数测试表明,Ag/Na0.78CoO2样品的电导率在Seebeck系数损失不大的情况下有大幅提高。C纤维/Na0.78CoO2样品的Seebeck系数随C纤维含量的增加有很大提高,电导率略有下降。层状Co氧化物NaxCoO2中Na元素的含量显著影响材料的晶体结构。Na离子层作为一个结构单元不仅调节了材料的电子浓度,同时还降低了材料的热导率。X射线衍射理论谱的Rietveld全谱拟合,论证了Na离子含量对材料晶体结构的影响显著,并合理解释了材料电输运性质的变化。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 热电效应
  • 1.1.1 Seebeck 效应
  • 1.1.2 Peltier 效应
  • 1.1.3 Thomson 效应
  • 1.2 热电转换
  • 1.2.1 热电转换效率
  • 1.2.2 热电设备及其应用
  • 1.3 热电材料研究现状
  • 1.3.1 State-of-the-art 系合金热电材料
  • 1.3.2 Skutterudites 结构热电材料
  • 1.3.3 Half-Heusler 系热电合金材料
  • 1.3.4 Clathrates 结构热电材料
  • 1.3.5 氧化物热电材料
  • 1.4 课题主要研究内容
  • 第2章 实验材料及其方法
  • 2.1 实验原料及其仪器设备
  • 2.1.1 实验原料
  • 2.1.2 主要仪器设备
  • 2.2 实验方法
  • 2.3 结构与性能表征
  • 2.3.1 物相分析
  • 2.3.2 元素与化学成分分析
  • 2.3.3 微观形貌分析
  • 2.3.4 Rietveld 晶体结构解析
  • 2.3.5 电导率的测定
  • 2.3.6 Seebeck 系数的测定
  • xCoO2 （x=0.65～0.85）的制备与表征'>第3章 NaxCoO2（x=0.65～0.85）的制备与表征
  • xCoO2 快烧制备工艺'>3.1 NaxCoO2快烧制备工艺
  • 3.1.1 工艺路线
  • 3.1.2 X 射线衍射分析
  • 3.1.3 SEM 微观形貌分析
  • 3.1.4 电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）分析
  • 3.1.5 晶体模型建立
  • 3.2 高温热电性质
  • 3.2.1 高温电导率
  • 3.2.2 高温Seebeck 系数
  • 3.3 本章小节
  • 0.78CoO2热电性能的影响'>第4章 Ag 颗粒和C 纤维复合工艺对Na0.78CoO2热电性能的影响
  • 0.78CoO2 复合工艺'>4.1 Ag/Na0.78CoO2复合工艺
  • 0.78CoO2 复合工艺路线'>4.1.1 Ag/Na0.78CoO2复合工艺路线
  • 4.1.2 X 射线衍射分析
  • 4.1.3 显微和微区成分分析
  • 4.1.4 高温热电性能分析
  • 0.78CoO2 复合工艺'>4.2 C 纤维/Na0.78CoO2复合工艺
  • 0.78CoO2 复合工艺路线'>4.2.1 C 纤维/Na0.78CoO2复合工艺路线
  • 4.2.2 显微和微区成分分析
  • 4.2.3 高温热电性能分析
  • 4.3 本章小结
  • xCoO2（x=0.34～1.0）晶体结构'>第5章 NaxCoO2（x=0.34～1.0）晶体结构
  • xCoO2（x=0.34～1.0）几种典型晶体结构'>5.1 NaxCoO2（x=0.34～1.0）几种典型晶体结构
  • 0.34CoO2 晶体结构'>5.1.1 Na0.34CoO2晶体结构
  • 0.64CoO2 晶体结构'>5.1.2 Na0.64CoO2晶体结构
  • 0.76CoO2 晶体结构'>5.1.3 Na0.76CoO2晶体结构
  • 2 晶体结构'>5.1.4 NaCoO2晶体结构
  • 5.2 Na 含量对材料电子输运性质的影响
  • 5.2.1 晶体结构
  • 5.2.2 Na 含量增加对材料电子输运性质的影响
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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