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Bi掺杂对Ca3-xBixCo4O9氧化物微观结构和热电性能的影响

赵利敏 , 朱涛

人工晶体学报

采用固态反应法制备Ca3-xBixCo4O9 (0.0≤x≤0.45)样品,并研究了Bi掺杂对样品的微观结构和热电性能的影响.XRD与SEM结果显示,在含Bi样品中形成了c轴取向的结构,x=0.3和x=0.45样品具有大的晶粒取向度和晶粒尺寸,这就导致了这两个样品具有较高的电导率.由于Bi3+替代Ca2+降低了载流子浓度,样品的塞贝克系数随Bi含量的增加而增加.在1000 K,x=0.3样品的功率因子可达2.77×10-4 W/m·K2,这一数值与利用热压法制备的Ca3Co4O9样品的功率因子相当.

关键词: Ca3Co4O9 , Bi掺杂 , 微观结构 , 热电性能

Ca3Co4O9的电子结构、化学键及热电性能

邢学玲 , 刘小满 , 许德华 , 闵新民

材料导报

Ca3Co4O9是一类很有希望的新型氧化物热电材料,用离散变分密度泛函方法(DFT-DVM)计算了失配层钴酸盐Ca3Co4O9的电子结构和化学键,讨论了它们与热电性能之间的关系.结果表明,Ca3Co4O9属于窄带半导体,在费米能级附近Co 3d主要对导带贡献,O 2p主要对价带贡献.Ca2CoO3层中Co-O键表现出明显的各向异性特征,在c轴方向上化学键比ab-面方向上强.Ca连接了CoO2和Ca2CoO3层的相互作用,Ca与周围O原子的弱结合有可能导致材料的低热导率.

关键词: Ca3Co4O9 , 电子结构 , 化学键 , 热电性能

不同环境下烧结的Ca3Co4O9的热电性能

崔卫民 , 韩卫宁 , 苏金瑞 , 吴山

材料导报

采用传统的固相反应法在不同的氧压下烧结制得Ca3Co4O9样品,并对其进行了结构和热电性能表征.经研究发现,在氧气环境下烧结样品可以抑制Ca3Co4O9在高温下分解,提高其烧结温度.在氧气环境中烧结的样品成相优于在空气中烧结的样品.一定氧压下烧结样品的电阻率比常压下烧结样品的电阻率大,但是Seebeck系数明显提高,因而改善了Ca3Co4O9的热电性能.

关键词: Ca3Co4O9 , 电阻率 , seebeck系数 , 热电性能

放电等离子烧结工艺对Ca3Co4O9陶瓷织构及电性能的影响

张庆云 , 路清梅 , 张久兴 , 张艳峰

稀有金属材料与工程

采用溶胶-凝胶与放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备了Ca3Co4O9陶瓷.通过X射线衍射、扫描电镜等表征手段,研究了放电等离子烧结工艺对Ca3Co4O9物相、显微结构和性能的影响.实验结果表明:片状颗粒和放电等离子烧结工艺,特别是烧结温度的提高有利于Ca3Co4O9织构的形成.初步认为是片状颗粒在脉冲电流所产生的脉冲磁场作用下发生重排,使颗粒定向排列.本实验范围内,当烧结温度从700℃提高到900℃时,Ca3Co4O9晶粒取向度从0.75增大到0.87,700℃下的电阻率从6.24×10-5Ω·m降低到5.59×10-5Ω·m.此外,Ca3Co4O9块体表现出典型的半导体电学特征,电导率随着SPS烧结温度和测量温度的升高而增大,当SPS烧结温度为850℃时,P型Ca3Co4O9化合物在700℃有最大电导率.

关键词: 溶胶-凝胶法 , SPS烧结 , Ca3Co4O9 , 织构 , 热电材料

放电等离子烧结工艺对Ca3Co4O9陶瓷织构及电性能的影响

张庆云 , 路清梅 , 张久兴 , 张艳峰

稀有金属材料与工程

采用溶胶-凝胶与放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备了Ca3Co4O9陶瓷.通过X射线衍射、扫描电镜等表征手段,研究了放电等离子烧结工艺对Ca3Co4O9物相、显微结构和性能的影响.实验结果表明:片状颗粒和放电等离子烧结工艺,特别是烧结温度的提高有利于Ca3Co4O9织构的形成.初步认为是片状颗粒在脉冲电流所产生的脉冲磁场作用下发生重排,使颗粒定向排列.本实验范围内,当烧结温度从700℃提高到900℃时,Ca3Co4O9晶粒取向度从0.75增大到0.87,700℃下的电阻率从6.24×10-5Ω·m降低到5.59×10-5Ω·m.此外,Ca3Co4O9块体表现出典型的半导体电学特征,电导率随着SPS烧结温度和测量温度的升高而增大,当SPS烧结温度为850℃时,P型Ca3Co4O9化合物在700℃有最大电导率.

关键词: 溶胶-凝胶法 , SPS烧结 , Ca3Co4O9 , 织构 , 热电材料

Ca3Co4O9基热电材料的研究进展

吴东 , 赵昆渝 , 李智东 , 葛振华 , 邹平

材料开发与应用 doi:10.3969/j.issn.1003-1545.2009.01.020

Ca3Co4O9是一种很有潜力的氧化物热电材料.本文从Ca3Co4O9的结构出发,讨论了利用不同工艺制备Ca3C4O9的粉体材料、块体材料和薄膜材料的方法.并针对块体材料和薄膜材料的热电性能进行了一定的分析,提出了提高热电材料性能的途径.

关键词: 热电材料 , Ca3Co4O9 , 热电薄膜 , 热电性能

Ca3Co4O9热电材料及其Ca位掺杂改性

陈袁魁 , 张志伟 , 陈川

中国材料进展

氧化物热电材料Ca3Co4O9与传统热电材料相比具有其独特优势,因而引起了广泛的关注.评述了Ca3Co4O9热电材料的主要结构、热电特性及其Ca位掺杂研究的进展(掺入Na,Bi,Ag等),并对Ca3Co4O9热电材料的应用前景进行了展望.

关键词: Ca3Co4O9 , 热电材料 , Seebeck系数 , 电阻率 , 热导率

放电等离子烧结工艺对Ca3Co4O9陶瓷织构及电性能的影响

张庆云 , 路清梅 , 张久兴 , 张艳峰

稀有金属材料与工程

采用溶胶-凝胶与放电等离子烧结(SPS)相结合的方法制备了Ca3Co4O9陶瓷.通过X射线衍射、扫描电镜等表征手段,研究了放电等离子烧结工艺对Ca3Co4O9物相、显微结构和性能的影响.实验结果表明:片状颗粒和放电等离子烧结工艺,特别是烧结温度的提高有利于Ca3Co4O9织构的形成.初步认为是片状颗粒在脉冲电流所产生的脉冲磁场作用下发生重排,使颗粒定向排列.本实验范围内,当烧结温度从700℃提高到900℃时,Ca3Co4O9晶粒取向度从0.75增大到0.87,700℃下的电阻率从6.24×10-5 Ωm降低到5.59×10-5 Ωm.此外,Ca3Co4O9块体表现出典型的半导体电学特征,电导率随着SPS烧结温度和测量温度的升高而增大,当SPS烧结温度为850℃时,P型Ca3Co4O9化合物在700℃有最大电导率.

关键词: 溶胶-凝胶法 , SPS烧结 , Ca3Co4O9 , 织构 , 热电材料

酒石酸络合溶胶-凝胶法制备Ca3Co4O9粉体的研究

张艳峰 , 张久兴 , 路清梅 , 刘燕琴

功能材料

以金属硝酸盐和酒石酸为原料,用酒石酸络合溶胶-凝胶法制备了Ca3Co4O9粉体.分别用TG-DTA、XRD、FT-IR和SEM等手段对干凝胶的热分解过程和Ca3Co4O9的形成过程进行了研究.结果表明:硝酸根离子可以加速凝胶的热分解,在750℃煅烧2h即可得到平均粒径0.6μm的片状Ca3Co4O9粉体.

关键词: 酒石酸 , 络合物 , 溶胶-凝胶法 , Ca3Co4O9

烧结工艺对Ca3Co4O9基热电氧化物电性能的影响

张飞鹏 , 杨欢 , 曾宏 , 张忻 , 路清梅 , 张久兴

硅酸盐通报

采用溶胶-凝胶化学法合成了Ca3Co4O9热电氧化物粉末,分别采用陶瓷烧结工艺方法和放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)的方法制备了Ca3Co4O9热电氧化物块体材料.利用X射线衍射XRD、扫描电子显微镜SEM和电输运参数测试仪分析了所得样品的物相、微观组织结构、晶粒取向度和电输运性能.结果表明,不同制备方法均可得到纯相的Ca3Co4O9热电氧化物块体材料;通过陶瓷烧结工艺方法制备的Ca3Co4O9热电氧化物块体晶粒取向度较低,但随着成型压力的增加而提高;SPS烧结的方法制备的Ca3Co4O9热电氧化物块体晶粒取向度最高;试样电性能随着晶粒取向度的提高逐渐提高,其中SPS烧结方法制备的块体材料电性能最高,在测试温度最高点700℃时功率因子达3.85 μWmK-2,远高于普通烧结试样.

关键词: Ca3Co4O9 , 烧结工艺 , 电性能

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