Ca1-xCexAg1-ySb(O≤x≤1,O≤y≤1)Zintl相體系的缺陷、結(jié)構(gòu)及熱電性能調(diào)控.pdf

1、開(kāi)發(fā)新型替代能源是解決目前能源危機(jī)的迫切課題。太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物能、核能等新型能源的應(yīng)用，一定程度上緩解了當(dāng)前的狀況。同時(shí)，提高有限能源的使用效率，實(shí)現(xiàn)能源的充分利用也是解決能源危機(jī)的重要途徑。熱電材料利用固體內(nèi)部載流子的輸運(yùn)，可以直接實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接轉(zhuǎn)換，因而有望在節(jié)能減排，優(yōu)化有限能源的使用效率方面發(fā)揮重要作用。Zintl相熱電體系Ca1-xRExAg1-ySb(RE=La，Ce，Pr，Nd，Sm;0≤x≤1，0≤y≤1)具

2、有潛在的高溫?zé)犭姂?yīng)用前景，基于前期的研究工作，采用三價(jià)稀土金屬RE對(duì)CaAgSb的Ca陽(yáng)離子進(jìn)行替換，當(dāng)x≈0.15時(shí)，化合物產(chǎn)生了有趣的結(jié)構(gòu)相變，由TiNiSi構(gòu)型轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)iGaGe構(gòu)型，這一結(jié)構(gòu)變化可以促使材料的熱電性能發(fā)生大幅度的提升。在本論文工作中，我們深入系統(tǒng)地研究了稀土金屬元素的摻雜對(duì)Ca1-xCexAg1-ySb（0≤x≤1，0≤y≤1）熱電體系的結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究?jī)?nèi)容包括以下四個(gè)部分:
　　1、采用感應(yīng)熔煉技術(shù)

3、，成功地獲得了一系列常規(guī)高溫固相合成難以制備純化的Zintl相熱電材料Ca1-xCexAg1-ySb。感應(yīng)熔煉技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)對(duì)反應(yīng)體系急速加熱，極大地提高反應(yīng)效率，縮短實(shí)驗(yàn)周期，獲得高純度樣品。
　　2、以Ca1-xCexAg1-xSb(0≤x≤1)體系為研究對(duì)象，深入地研究了稀土金屬摻雜對(duì)材料的晶體結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響。Ce含量的增加對(duì)Ag-Sb層的Ag缺陷結(jié)構(gòu)具有調(diào)控作用，并導(dǎo)致晶胞產(chǎn)生超晶格結(jié)構(gòu)，對(duì)熱電性能起了關(guān)鍵性的

4、決定作用。其中Ca0.83Ce0.17Ag0.85Sb組分，在800K至1025K具有較高的熱電優(yōu)值z(mì)T～0.6。
　　3、通過(guò)對(duì)Ca1-xCexAg1-ySb(0≤x≤1;0≤y≤1)的陽(yáng)離子位置進(jìn)行Nb摻雜，可以進(jìn)一步調(diào)控Ag位置的缺陷濃度，體現(xiàn)了Zintl相化合物中典型的陽(yáng)離子尺寸和電子效應(yīng)。這一特點(diǎn)使得Ca1-xCexAg1-ySb(0≤x≤1;0≤y≤1)體系中的缺陷調(diào)控更為靈活，熱電性能的優(yōu)化也更為方便。通過(guò)調(diào)節(jié)Ca/