掺Cu的Na_(1.7)C...O_4氧化物热电材料的合成_李利娟.pdfVIP免费

掺Cu的Na1.7Co2􀆼yMyO4氧化物热电材料的合成李利娟①(闽西职业技术学院,福建龙岩364000)摘要:热电材料可以将热能转化为电能,为人类提供新的能源,其特有的热电性能可以大大改善热电材料的应用规模。理想的热电材料需要高的功率因子和低的热导率。本文通过自燃法制备掺Cu的Na1.7Co2􀆼yCuyO4热电材料,并结合热压烧结法提升其密度,从而获得具有更高功率因子的热电材料。关键词:热电材料;掺Cu;Na1.7Co2􀆼yMyO4;自燃法中图分类号:TB34文献标志码:A文章编号:2095􀆼9699(2022)06􀆼0009􀆼040引言科学开发高性能的热电材料是业界主要研究方向之一。NaxCo2O4热电材料的制备方法有很多,包括固相反应法、乙二胺四乙酸二钠法(EDTA)、柠檬酸复合体法、自燃法等。烧结方法主要有常压烧结和热压烧结等。这些方法中,固相反应法不易获得均匀粒度的粉末和高度定向结晶的试样,柠檬酸复合体法能合成具备高度结晶各向异性的热电材料,增加了载流子的迁移率,抑制了电阻率的增加[1],能够提高材料的电导率。本文通过自燃法合成出掺Cu的Na1.7Co2􀆼yCuyO4热电材料粉末,并通过热压烧结合成掺Cu的氧化物NaxCo2O4热电材料。1实验设想和方案实验设想能制备出较高功率因子、较低电导率的掺Cu的Na1.7Co2􀆼yMyO4氧化物热电材料。希望通过减小Na1.7Co2􀆼yMyO4原材料的粉末粒度,细化其颗粒,提高烧结体的致密度,利用NaxCo2O4层状结构的定向结晶,来提高功率因子,降低电导率,最终提高热电性能[2]。实验方案是采用自燃法并结合传统粉末冶金工艺,将Na1.7Co2􀆼yCuyO4(y=0.1~0.5)试样热压烧结而成。该试样由NaNO3溶液、Co(NO3)2溶液、Cu(NO3)2以及一种良好的螯合剂柠檬酸按照计量比溶解于蒸馏水中混合而成。然后将混合溶液加热,并在加热过程中不断搅拌,当溶液成黏稠状时结束加热,随后将黏稠状前驱体进行干燥,待水分蒸发完,再将此前驱体在750K时自燃,并在1153K时保温20h,得到Na1.7Co2􀆼yCuyO4粉末后充分研磨,再使用气流粉碎机在粉碎压力为7MPa,进料压力为6MPa时进行气流粉碎[1]。粉碎后的粉末在600MPa,700MPa,800MPa,900MPa,1000MPa下压制成圆片试样,并将热压烧结坯体在1153K温度下保温20小时。在制备Na1.7Co2􀆼yCuyO4时,Cu元素的掺杂属于Co位掺杂,在反应机理上和NaxCo2O4基本一致,Cu取代原来Co的位置。实验中Cu的来源Cu(NO3)2,未引入任何杂质,NO3􀆼变成NO2气体排出。1.1自燃法制备热电材料原料计算制备0.04mol的产物,在该方法中制备掺Cu氧化物Na1.7Co2􀆼yCuyO4(y值为0,0.1,0.2,0.3,o.4,0.5),柠檬...