CdO基陶瓷的高溫熱電性能研究.pdf

1、熱電材料可以實現(xiàn)熱能和電能之間的直接轉換，在廢熱發(fā)電和無氟利昂制冷等領域具有良好的應用前景。氧化物熱電材料在空氣中具有較高的化學和熱穩(wěn)定性且成本低廉，在熱電領域受到了越來越多的關注。CdO是一種常見的n型透明導電氧化物(TCO)，近期的研究發(fā)現(xiàn)它同時表現(xiàn)出較好的高溫熱電性能，有可能用于高溫區(qū)廢熱發(fā)電。本論文利用傳統(tǒng)固相燒結法制備了 CdO多晶塊體并研究了元素摻雜對其高溫熱電性能的影響，主要內容和結論如下：
　　1）利用傳統(tǒng)固相燒結

2、法制備了 Al摻雜的CdO多晶塊體樣品，通過摻入不同濃度的高價離子Al3+，調控其載流子濃度n并研究Al3+摻雜對CdO電、熱輸運性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，Al3+摻雜雖然能改善樣品的功率因子 S2σ，但因電子熱導率κe的顯著增大使總熱導率κ有較大提高，不利于CdO整體熱電性能的提升。
　　2）利用傳統(tǒng)固相燒結法制備了 Sr摻雜的CdO多晶塊體樣品，研究等價離子 Sr2+摻雜對其電、熱輸運性能的影響。一方面，因CdO和SrO電子親和勢

3、的差別，Sr2+摻入使CdO的載流子濃度n降低,導致其電阻率ρ和塞貝克系數(shù)S同時增大，功率因子s2σ有所降低；另一方面，Sr2+摻入使CdO的電子熱導率κe和聲子熱導率κph同時減小，總熱導率κ大幅度降低，從而顯著提升了其熱電性能。1000K時，最佳摻雜量樣品Cd0.97Sr0.03O的ZT值達到了0.40,比本征CdO樣品提高了約25％,可與目前報道的最好的n型氧化物熱電材料相比擬。
　　3）研究了硫酸鹽CuSO4·5H2O摻雜