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钴酸镧与银复合陶瓷的制备与热电性能

2020-12-07阅读(784)

钴酸镧与银复合陶瓷的制备与热电性能

论文摘要

LaCoO3基氧化物是目前最具研究价值和应用前景的中低温热电材料之一。其在室温附近具有较高的Seebeck系数,但电导率偏低,还远不能满足实际应用的需要。因此,人们通过掺杂等改性手段来提高其热电性能。本论文通过对LaCoO3进行Sr掺杂及Ag复合等改性手段来提高其热电性能。利用高分子网络凝胶法合成了LaCoO3以及Sr掺杂的LaCoO3先驱粉体,并对这两个体系粉体进行了Ag复合,利用常压烧结技术制备了相对致密度较高的复合陶瓷材料。采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段对其相组成及显微结构进行表征,并研究了材料的电导率、Seebeck系数、热导率随温度及Ag复合量的变化规律。对LaCoO3/Ag及La0.98Sr0.02CoO3/Ag体系陶瓷进行物相分析和断口形貌观察发现,试样中晶粒发育良好,但在晶粒交界处气孔较多,单质Ag主要以第二相的形式存在。La0.98Sr0.02CoO3试样的粒径较小,气孔明显减少,致密度提高。LaCoO3/Ag体系的热电性能研究表明,Ag复合提高了LaCoO3的Seebeck系数,电导率和热导率。其中,LaCoO3/0.10Ag试样的Seebeck系数最大,室温下为657μV·K-1,比LaCoO3试样提高了12.0%;LaCoO3/0.20Ag试样的功率因子室温下最大,为1.36×10-4W·m-1·K-2,比LaCoO3试样提高了9倍;373K时,LaCoO3/0.20Ag试样的热电优值（ZT）达到最大,为0.0369,比LaCoO3试样增加了34.7%。Sr掺杂使LaCoO3基材料的电导率和热导率增大,Seebeck系数降低,试样在500K以下的功率因子和ZT值显著增大。323K时,La0.98Sr0.02CoO3试样的功率因子为2.38×10-4W·m-1·K-2,比未掺杂的LaCoO3试样的功率因子提高了近16倍。373K时,La0.98Sr0.02CoO3试样的ZT值达到最大,比LaCoO3试样提高了近10倍。另外,Ag复合提高了La0.98Sr0.02CoO3材料的电导率和室温Seebeck系数,但同时也使材料的热导率提高。La0.98Sr0.02CoO3/0.20Ag试样的功率因子最高,在室温下为2.75×10-4W·m-1·K-2,比La0.98Sr0.02CoO3试样提高了15.6%。但是,Ag复合对La0.98Sr0.02CoO3/Ag系列材料的ZT值没有显著的改善。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景和研究意义
  • 1.2 热电性能的评价方法
  • 1.2.1 热电优值
  • 1.2.2 电导率
  • 1.2.3 Seebeck系数
  • 1.2.4 热导率
  • 3 粉体的合成方法'>1.3 LaCoO3粉体的合成方法
  • 1.3.1 共沉淀法
  • 1.3.2 凝胶-溶胶法
  • 1.3.3 高分子网络凝胶法
  • 3 材料的国内外研究现状'>1.4 LaCoO3材料的国内外研究现状
  • 1.5 课题研究的主要内容
  • 第2章 试验材料及研究方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验组分设计
  • 2.3 性能测试及分析方法
  • 2.3.1 热电参数测量方法
  • 2.3.2 相对致密度分析
  • 2.3.3 X射线衍射分析
  • 2.3.4 扫描电镜分析
  • 2.3.5 热失重差热分析
  • 2.3.6 能谱分析
  • 2.3.7 粉体粒度分析
  • 3及LaCoO3/Ag陶瓷的制备及表征'>第3章 LaCoO3及LaCoO3/Ag陶瓷的制备及表征
  • 3 粉体的合成与表征'>3.1 LaCoO3粉体的合成与表征
  • 3 粉体的合成'>3.1.1 LaCoO3粉体的合成
  • 3.1.2 热失重分析
  • 3.1.3 合成条件的优化
  • 3.1.4 粉体粒度分析
  • 3.1.5 粉体的形貌观察
  • 3/Ag陶瓷的制备和表征'>3.2 LaCoO3/Ag陶瓷的制备和表征
  • 3/Ag粉体的合成'>3.2.1 LaCoO3/Ag粉体的合成
  • 3/Ag陶瓷的制备和表征'>3.2.2 LaCoO3/Ag陶瓷的制备和表征
  • 3/Ag陶瓷的组织结构'>3.2.3 LaCoO3/Ag陶瓷的组织结构
  • 3/Ag复合陶瓷的热电性能'>3.3 LaCoO3/Ag复合陶瓷的热电性能
  • 3 陶瓷的热电性能'>3.3.1 LaCoO3陶瓷的热电性能
  • 3/Ag复合陶瓷的热电性能'>3.3.2 LaCoO3/Ag复合陶瓷的热电性能
  • 3.4 本章小结
  • 3与Ag复合陶瓷的热电性能'>第4章 Sr掺杂LaCoO3与Ag复合陶瓷的热电性能
  • 0.98Sr0.02CoO3 粉体的合成及表征'>4.1 La0.98Sr0.02CoO3粉体的合成及表征
  • 0.98Sr0.02CoO3/Ag陶瓷的表征'>4.2 La0.98Sr0.02CoO3/Ag陶瓷的表征
  • 4.2.1 XRD物相分析
  • 4.2.2 材料的相对致密度
  • 4.2.3 SEM断口形貌观察
  • 0.98Sr0.02CoO3/Ag陶瓷的热电性能'>4.3 La0.98Sr0.02CoO3/Ag陶瓷的热电性能
  • 0.98Sr0.02CoO3 陶瓷的热电性能'>4.3.1 La0.98Sr0.02CoO3陶瓷的热电性能
  • 0.98Sr0.02CoO3 陶瓷热电性能的影响'>4.3.2 Ag复合对La0.98Sr0.02CoO3陶瓷热电性能的影响
  • 4.4 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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