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摘要我们的研究通过对Ca3Co4O9+δ双掺杂Lu和Ni两种元素来大幅度提高其热电性能，所有的样品通过溶胶凝胶法制备并且使用XRD和SEM进行检测分析。我们从20K到350K有系统的研究了Lu和Ni双掺杂的Ca3Co4O9+δ。相比原始的Ca3Co4O9+δ 样品，双掺杂样品的热导率被显著的抑制，而他的电阻率和热电势则有所增加。从文章中可以看出，最大的热点优值0.018由350K的样品Ca2.9Lu0.1Co3.9Ni0.1O9+δ得到，这高于原始的Ca3Co4O9+δ 6倍之多。27154
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关键词 双掺杂 溶胶凝胶法 Ca3Co4O9+δ 热电材料
毕业论文设计说明书外文摘要
Title The significant enhancement of thermoelectric of Ca3Co4O9+δthrough Lu and Ni Co-doping.
Abstract
We report the significant enhancement of thermoelectric of Ca3Co4O9+δ through Lu and Ni co-doping. This series of materials have been prepared by sol-gel method and characterized by using XRD and SEM. We have systematically investigated the thermoelectric properties of (Lu, Ni) co-doped Ca3Co4O9+δ from 20K to 350K. The thermal conductivity of co-doped specimens is significantly depressed as compared to that of pristine Ca3Co4O9+δ and Ca3-xLuxCo4O9+δ, while their electrical resistivity and thermopower increase. In the issue, a maximum figure of merit (ZT) of 0.018 was achieved at 350K for Ca2.9Lu0.1Co3.9Ni0.1O9+δ, which is about 6 times larger than that for Ca3Co4O9+δ and 2 times larger than that for Ca2.9Lu0.1Co4O9+δ.
Keywords Ca3Co4O9+δ co-doping sol-gel method
目 次
1 引言 1
1.1 热电材料简介 1
1.2 热电效应 2
1.3 层状钴基氧化物CaCoO 4
1.4 Ca位掺杂对热电性能的影响 6
1.5 Co 位掺杂对热电性能的影响 6
1.6 本课题研究的内容及目的 7
2 实验 9
2.1实验设备 9
2.2实验方案设计 10
3 实验结果及分析 11
3.1 X射线衍射分析 11
3.2 SEM分析 12
3.3电阻 13
3.4热电势 13
3.5热导率 14
3.6 ZT值 15
结 论 16
致 谢 17
参考文献18
1 引言
近几年，全球范围内的环境问题日益突出，能源危机逐渐显现。因此，人们急需要一种清洁环保的转化能量的途径，在这种背景下，新型高性能热电材料具有很高的应用潜力。热电材料通俗的讲就是可以将电能和热能进行相互转化的一种功能半导体材料，其转化过程很直接因此不会产生污染，所以只要可以大幅提高其热电转化效率，这种材料将有不可限量的应用价值。因此，正是由于热电材料的这用环境友好性，可以直接实现热能与电能得相互转化，使得近年来热电材料成为材料领域的热门研究话题。在所有的已知的热电材料中，层状钴基氧化物最具有代表性，因为这种材料的热电势高而电阻率和热导率较低低从而呈现出较大的热电转化效率。与通常的合金热电材料相比，这种材料具有很多优点，如其使用温度区间更广、抗氧化能力更强且制备方便，因此高性能的Ca3Co4O9基热电材料在中高温区热电发电领域具有很大的应用潜力。这次的毕业设计主要是通过使用Lu和Ni两种元素来置换CCO中的Ca和Co，以此来优化其热电性能的研究。双原子掺杂主要是通过增加声子散射来降低热导率并通过调整材料的载流子浓度和自旋熵来达到提高热电势，增大电导率的目的，进而优化热电优值。