导读:本文包含了方钴矿论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:热电,材料,性能,贝克,高温,碱金属,负电。
方钴矿论文文献综述
姜一平[1]（2019）在《方钴矿化合物Sm_(0.025)CoSb_(2.975)Te_(0.025)电输运性能研究》一文中研究指出本文在压力为2.5GPa、温度为1 000K的合成条件下,采用高温高压法成功制备了钐填充和碲取代的方钴矿化合物Sm_(0.025)CoSb_(2.975)Te_(0.025)。电输运性能测试结果表明:Sm_(0.025)CoSb_(2.975)Te_(0.025)的塞贝克系数为负值,其导电类型为n型,塞贝克系数随温度的升高而减小;电导率随温度的升高先减小后升高;样品Sm_(0.025)CoSb_(2.975)Te_(0.025)的功率因子在660K达到26.8μW·cm~(-1)·K~(-2)。(本文来源于《河南科技》期刊2019年31期）
周振兴,陆晓芳,王连军,顾士甲[2]（2019）在《SPS烧结工艺对填充方钴矿热电性能的影响》一文中研究指出采用熔融淬火和高温退火法合成填充方钴矿Yb_(0. 3)Co_4Sb_(12)块体,用高能球磨的方法将已经填充的方钴矿研磨为微纳米级粉末,然后采用等离子体快速烧结(SPS)技术将其烧结成块体材料。通过XRD分析材料的物相结构,使用SEM和TEM观察粉体和块体材料的微观形貌,发现高能球磨后的晶粒尺寸为50～500 nm,分布较宽。重点研究讨论了烧结温度和烧结压力等烧结工艺对热电传输性能的影响:发现随着烧结温度的提高,材料的热电性能先升高后降低,这是由于烧结温度的升高使得样品致密度有效提高,引起材料热电性能提升,而过高的烧结温度造成材料晶粒异常长大导致材料的热导率提升,热电性能劣化;提高烧结压力可以略微提高样品的致密度与热电性能。研究发现,当烧结温度约为875 K、烧结压力约为90 MPa时,材料的热电性能最佳,热电优值(ZT值)在750 K时达到1.19。(本文来源于《中国材料进展》期刊2019年06期）
杨修先[3]（2019）在《第一性原理研究方钴矿、碱金属半导体和二维石墨炔的热输运及热电性质》一文中研究指出自第二次工业革命以来,人类社会对电的需求与日俱增。然而,通过化石燃料燃烧转换为电能导致了一系列的环境问题及地区冲突。另一方面,热能被认为是无处不在的可再生能源。热过程产生了我们使用的超过90%的能量,而浪费的能量最终也是以热的形式耗散。热电学是应用于直接热电转换的最简单技术。在本文中,我们利用第一性原理计算结合Boltzmann输运方程(BTE)和半经典分析,对方钴矿(CoSb_3和IrSb_3)、碱金属半导体(LiH、NaH、Li_3Sb和Li_3Bi)进行了系统地研究,重点是电子结构、晶格热导率κ_L、塞贝克系数S和无量纲的品质因数ZT。针对方钴矿材料,我们重点研究了其电子结构和热输运性质随压强的变化,并且惊奇的发现随着压强的增加,带隙和κ_L呈现出抛物线的趋势,从而在高压下获得了优良的热电性质和较高的ZT值,例如1000 K,压强为54(58)GPa时,IrSb_3(CoSb_3)的ZT≈1.40(1.09)。这一反常的现象来自于电子密度的分布以及内在散射的变化。进一步的分析表明:(i)随着压强增加,Sb原子的未成键的电子对转移到了Co(Ir)和Sb原子之间,导致了部分离子键的形成,因此带隙先膨胀后收缩。(ii)非谐声子散射强度的变化导致了的变化。总的来说,这些行为导致了一个优异的热电性质。通过将密度泛函理论和准谐近似及BTE结合,我们利用质量很轻的离子晶体LiH和NaH研究了热膨胀效应对晶格热输运的影响。很明显,热膨胀效应对这些轻晶体的晶格热输运有非常显着的影响。考虑热膨胀后,κ_L和原来相比大约减少了40%。总的来说,κ_L考虑热膨胀后LiH在300(327)K时,为14.67(12.98)W/mK,非常接近于在相同温度下的实验值14.70(12.47)W/mK。我们的分析表明,热膨胀效应导致了声子频率和声子群速度的减小、声子散射过程和散射率的增加,因此降低了κ_L。在较重的碱金属半导体Li_3Sb和Li_3Bi中,我们研究了其热电性质。Li_3Sb和Li_3Bi是窄带隙半导体,其带隙值分别为0.68和0.34 eV。同时在室温下Li_3Sb和Li_3Bi晶体的κ_L为2.2和2.09 W/mK。低的可以诱导比较好的热电性质。因此我们详细研究了掺杂对热电性质的影响并且发现当温度为900 K时,在P型掺杂的Li_3Sb呈现出了较高的ZT值(≈2.54);在相同温度下,P型掺杂的Li_3Bi也呈现出较好的热电性质,ZT≈1.54。目前为止,实验上获得的最高的ZT值为2.6在850 K时,我们的结果非常接近当前最高的实验值。我们还研究了二维石墨烯的同素异形体,单层α,β,γ石墨炔的热输运性质。令人注目的是,单层α,β,γ石墨炔的远小于石墨烯,仅为21.11、22.3和106.24 W/mK。我们观察了在特定频率下的声子模式的贡献,发现许多的光学模式在晶格热输运中起到了重要的作用。众多光学模式参与热输运,极大增强了声子散射,从而导致了低的κ_L。(本文来源于《烟台大学》期刊2019-05-30）
张蕊[4]（2019）在《CoSb_3基方钴矿热电材料的可控制备及性能研究》一文中研究指出最近,人们对于“绿色”能源的需求引起了大家对热电材料的重新审视,热电材料作为一种新的清洁型能源材料,可以利用塞贝克效应直接将热能转换为电能,也可以利用帕尔帖效应进行局部致冷。材料的热电性能是通过无量纲的ZT值来衡量的,ZT=S~2σT/k,其中,S表示塞贝克系数,σ表示电导率,k表示热导率(包括晶格热导率和载流子热导率),T表示绝对温度。热电材料虽然已经被研究了几十年,但其相对较低的能量转换效率一直是制约它商业化发展的一个重要因素。目前已经被商业化应用的热电材料的能量转换效率仅有10%左右,与传统的化石能源利用率相比有一定的差距,因此,如何提高热电材料的能量转换效率已经成为世界各国研究人员的奋斗目标。方钴矿热电材料因具有优异的电输运性能、机械性能以及原材料无毒无污染且地壳含量丰富等优点而被公认为最具有应用前景的中温热电材料。本文采用熔融-退火-高能球磨结合直流快速热压烧结的技术首先制备出了Ga填充的CoSb_3基方钴矿Ga_xCo_4Sb_(12.3)材料。实验发现Ga原子能够在高温时填充进方钴矿的二十面体本征晶格空洞,随着温度的降低,部分Ga原子流出晶格空洞并以GaSb第二相的形式随机均匀地分散在基体材料的晶界和晶面上,实现原位内生第二相,GaSb第二相的存在能够有效地散射传热声子和低能电子并降低材料的热导率。在此基础之上,实验发现通过引入Te原子在显着提高基体材料载流子浓度的同时,还可以抑制Ga_xCo_4Sb_(12.3)材料在600 K时的双极效应,从而改善样品在整个测试温度范围内的热电性能。Ga_(0.2)Co_4Sb_(11.3)Te样品的室温热导率为3.35 Wm~(-1)K~(-1),比Ga_(0.2)Co_4Sb_(12.3)样品降低了20%;Ga_(0.2)Co_4Sb_(11.3)Te样品的室温电导率由Ga_(0.2)Co_4Sb_(12.3)样品的286.68 S cm~(-1)提升至1281.65 S cm~(-1)。得益于电导率的大幅度提高和热导率的降低,最高ZT值从Ga_(0.2)Co_4Sb_(12.3)样品的0.56提升至Ga_(0.2)Co_4Sb_(11.3)Te样品的1.48,该结果是目前单元素填充方钴矿热电材料的最大值,这对提高方钴矿热电材料的能量转换效率是非常有意义的。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-05-10）
包鑫,柏胜强,吴子华,吴汀,顾明[5]（2019）在《CoSb_3基方钴矿热电材料保护涂层研究进展》一文中研究指出热电转换技术可以利用固体中载流子输运实现热能与电能之间的相互转换,该技术具备无污染、无传动、无噪声等一系列优势。在太阳能光热复合发电、工业生产余废热回收利用等方面都极具潜力,为缓解环境及能源压力提供了新的研究方向。热电转换技术的性能通过无量纲优值ZT来衡量,ZT=S~2σT/κ,其中S是塞贝克系数,σ是电导率,T是绝对温度,κ是热导率。但目前热电器件转换与普通热机发电效率存在较大的差距,相对较低的转换效率是由于材料热电转换性能较低,即ZT优值较低导致。理论研究表明,热电材料ZT优值达到1以上就具备了商业应用价值。作为典型电子晶体-声子玻璃热电材料之一,锑化钴(CoSb_3)基方钴矿热电材料具有优异的热电性能,在过去20多年被广泛研究。填充、掺杂、纳米复合等方式能有效提升CoSb_3基热电材料的性能,其ZT值从CoSb_3二元方钴矿的0.5左右提升到了填充方钴矿的1.7～2.0。CoSb_3基方钴矿成为了最具潜力的中温区(500～850 K)的发电热电材料之一,CoSb_3基方钴矿热电器件的设计、集成、服役行为也随之展开。相关研究显示,CoSb_3基方钴矿热电转换器件在高温服役过程中,材料的劣化(如材料的氧化,元素的升华以及服役期间界面扩散等)会导致整个器件性能的降低,严重阻碍了方钴矿材料的商业化应用。打破限制CoSb_3基方钴矿器件实际应用的技术壁垒,扩大其应用领域,解决CoSb_3基方钴矿材料本身高温劣化性问题是当前方钴矿器件研究的热点之一。本文综述了CoSb_3基方钴矿热电材料的氧化、Sb元素升华等导致材料及器件失效的主要形式和各种CoSb_3基方钴矿热电材料保护涂层的最新研究进展,如金属类涂层Ti、Mo、Pt等,非金属类涂层玻璃、陶瓷、气凝胶等,以及复合涂层对方钴矿基材料的保护性能,以期为CoSb_3基方钴矿热电器件材料劣化性问题的解决提供参考。在热电器件实际服役中,各种热电材料都存在元素升华的现象,并且这些材料在氧分压过高的环境中工作同样面临着氧化问题,该综述对其他热电材料的保护、延长热电器件的使用寿命方面也具有一定的参考价值。(本文来源于《材料导报》期刊2019年05期）
高文圣,雷鹰,李雨,万润东,马雷强[6]（2019）在《微波快速合成碲掺杂方钴矿及其性能研究》一文中研究指出采用微波快速合成结合放电等离子(SPS)烧结技术,制备了不同Te掺杂量的Co_3Sb_(3-x)Te_x(x=0、0.4、0.5)样品。并对其进行物相组成、微观结构、电性能、热性能等表征分析。XRD图谱表明微波辐射时间4～5min可以合成高纯度的CoSb3化合物;通过SEM进行微观结构分析表明,采用微波快速合成能够得到晶粒尺寸1～10μm,结构致密,晶粒均匀的样品;电性能分析表明,Te的掺杂极大地降低了材料的电阻率,其中Co_3Sb_(2.5)Te_(0.5)室温时电阻率为4.98μΩ·m,在423～673K测试范围内功率因子1400～1800μW·m-1·K-2;热性能分析表明Te掺杂极大地降低了材料热导率,其热导率为4.4～5.2W·m~(-1)·K~(-1),晶格热导率仅为2.3～4.2W·m~(-1)·K~(-1),说明其具有良好的热性能。热电优值ZT在测室温度范围(283～773K)内随温度升高显着增大,最大值达到0.29。(本文来源于《金属功能材料》期刊2019年01期）
张骐昊,廖锦城,唐云山,顾明,刘睿恒[7]（2018）在《方钴矿热电材料/Ti_(88)Al_(12)界面稳定性研究》一文中研究指出热电器件的界面稳定性是决定其服役可靠性和寿命的关键因素。对于方钴矿热电器件,为了抑制高温电极与方钴矿材料之间的相互扩散,需要在两者之间加入阻挡层。本工作选用Ti_(88)Al_(12)作为阻挡层,利用一步法热压烧结制备n型Yb_(0.3)Co_4Sb_(12)/Ti_(88)Al_(12)/Yb_(0.3)Co_4Sb_(12)和p型CeFe3.85Mn0.15Sb12/Ti_(88)Al_(12)/CeFe3.85Mn0.15Sb12样品,研究Ti_(88)Al_(12)阻挡层与热电材料间的界面接触电阻率及微结构在加速老化实验中的演化规律。结果表明:在相同的老化条件下,n型样品的界面接触电阻率增加速度比p型样品慢,其激活能分别为84.1 k J/mol和68.8 k J/mol。对于n型样品,由元素扩散反应生成的金属间化合物中间层的增长及最终AlCo/TiCoSb层的开裂是导致界面接触电阻率增加的主要原因;而p型热电材料与Ti_(88)Al_(12)的热膨胀系数的差异加速了p型样品中界面裂纹的产生。(本文来源于《无机材料学报》期刊2018年08期）
张骥,唐云山,李小亚,于赟[8]（2018）在《填充方钴矿温差电池热电耦合匹配负载》一文中研究指出采用分步法测量了典型温度下填充方钴矿温差电池的匹配负载,发现填充方钴矿温差电池在470、520和580℃下热电耦合稳定的匹配负载相对于其室温内阻分别增加了约54%、66%和74%,来自于温差电池设计及串联匹配负载导致的器件高温端温度和温差增大所致。(本文来源于《电源技术》期刊2018年07期）
万舜[9]（2018）在《负电性元素填充方钴矿材料的制备和性能研究》一文中研究指出基于泽贝克效应和佩尔捷效应,热电转换技术可以实现热能和电能之间的相互转换,能用作热电制冷和发电,为能源的利用提供了一种清洁的途径。填充方钴矿材料由于具有优异的热电性能和力学性能,被视为一种最有望应用于中温区发电的热电材料。方钴矿材料被认为是一类理想的“声子玻璃-电子晶体”材料,其晶体结构中一个晶胞内存在两个二十面体孔洞,可以引入外来原子予以填充,形成填充方钴矿。在过去二十年里人们系统研究了正电性元素填充的方钴矿。近来有报道在Sb位引入少量的Te补偿,可以将S,Se,Cl,Br等负电性元素成功填充到方钴矿材料的孔洞中。开展负电性元素填充方钴矿的研究有望获得新型高性能的热电材料,同时拓宽方钴矿材料的应用范围。本论文以负电性元素填充方钴矿作为研究对象,制备了负电性元素S,Se等填充的新型方钴矿材料,通过设计不同填充量和掺杂量,结合物相、显微结构及热电输运机制的分析,系统研究了负电性元素S、Se引入到方钴矿材料中的内在机理,探讨了提升负电性元素填充方钴矿材料热电性能的途径。本论文取得的主要创新性成果如下:1.研究了负电性元素S在Ni掺杂和Te掺杂方钴矿材料中的填充极限。结合XRD、SEM和热电性能测试,分析了 S在不同Ni掺杂量和不同Te掺杂量下的填充极限。由于Ni和Te的补偿,S被引入到了方钴矿材料的孔洞内,同时由于S的填充作用,Ni的掺杂极限也相应增大。在相同的补偿元素掺杂量下,Te补偿比Ni补偿可以获得更高的S填充量;而在相同的载流子浓度下,Ni补偿的载流子迁移率比Te补偿体系低。2.设计并制备了新型负电性元素S填充Pd掺杂的方钴矿。S填充量的增大会导致载流子浓度的下降,但几乎不影响材料的迁移率;而Pd掺杂量的增大虽然可以增大材料的载流子浓度,但材料的迁移率大幅下降。S填充量和Pd掺杂量的增大都可以降低材料的晶格热导率,其中S填充对晶格热导率降低的贡献更大。适当的S填充和Pd掺杂可以有效提升材料的热电优值,最终S填充Pd掺杂样品 S0.05Pd0.25Co3.75Sb12在 700 K 时最大zT值为 0.85。3.设计并制备了 Se双位掺杂的方钴矿材料。通过设计Se在孔洞位置和Sb位置的不同比例,结合物相、显微结构和热电输运性能分析,发现Se在孔洞位置的填充量是Sb位掺杂量的一半。所有的Se双位掺杂的样品均表现为本征半导体特性,具有较低的载流子浓度和较大的泽贝克系数。同时Se双位掺杂的样品均有较低的晶格热导率,和碱土金属Ba填充的方钴矿的晶格热导率相近,室温下Se双位掺杂样品的最低晶格热导率为2.1 Wm-1K-1。4.对含负电性元素在内的双填方钴矿进行了尝试,探索了不同正电性元素和负电性元素组合的双原子填充方钴矿的制备,如Ba和S双填、Ba和Se双填、In和S双填的方钴矿。由于电负性的差异,正电性元素Ba易于和S、Se等形成离子键很强的第二相。尝试研究了 S、Se填充和掺杂双效应的方钴矿材料的结构、物相和性能,发现它们的电性能和热性能与S单填或Se单填方钴矿材料差别并不大,拓宽了对含负电性元素在内的双填方钴矿的认识。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)》期刊2018-06-01）
李小波[10]（2018）在《p型方钴矿热电材料及接头的组织结构与性能》一文中研究指出方钴矿具有良好的热电性能和优异的力学性能,是最具实际应用潜力的中温热电材料。对于制备热电器件来讲,p型和n型热电材料是同等重要的。要获得高性能的热电器件,不仅需要性能优异的的热电材料,还需要有高质量的连接。目前p型方钴矿的热电性能远低于n型方钴矿,且p型方钴矿的连接仍未得到有效的解决。因此获得高性能的p型方钴矿材料及可靠连接的研究具有很大的实际应用价值。本论文基于La0.8Ti0.1Ga0.1Fe3Co Sb12方钴矿材料,通过Ce取代一部分La的方法进一步降低晶格热导率,提高热电性能;同时研究p型方钴矿高温端接头和低温端接头的制备,在服役条件下对高温端接头进行考核。得到如下研究结果:采用熔融退火+热压烧结方法制备La0.8-x Cex Ti0.1Ga0.1Fe3Co Sb12材料,合金的晶粒尺寸为10~20μm,当Ce含量大于等于0.6时,材料中出现了第二相,合金的实际填充量随Ce含量的增加而降低;Ce填充对材料的电输运性能影响不大,进一步降低了材料的晶格热导率。La0.4Ce0.4Ti0.1Ga0.1 Fe3Co Sb12材料ZT值在723K时达到1.05,300~773K的平均ZT值为0.72。通过一步烧结实现了p型方钴矿与Fe Cr Ni阻挡层材料的连接,分析结果表明p-SKD/Fe Cr Ni界面中存在着明显的反应层,主要是Sb、Fe和Ni元素的扩散。利用Ag-Cu-Zn-Sn焊料,采用钎焊手段实现了p型方钴矿高温端接头的制备,随着钎焊温度升高,界面扩散加剧,钎焊温度过高时,界面出现裂纹、孔洞和Fe Sb2第二相;随着钎焊温度升高,接头剪切强度增大,接触电阻率先减小后增大,优化得到高温端接头钎焊温度为660℃。在服役条件下对高温端接头进行了考核,结果表明长时间时效后,热电接头界面接触良好,无明显变化;热电接头剪切强度和接触电阻率都略有增加。利用Pb-Sn焊料实现了p型方钴矿低温端接头的制备,结果表明pSKD/Pb-Sn/Mo Cu界面结合良好,无裂纹和孔洞,接触电阻为2.8μΩ·cm2,剪切强度达到11MPa,能够满足器件使用要求。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
方钴矿论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
采用熔融淬火和高温退火法合成填充方钴矿Yb_(0. 3)Co_4Sb_(12)块体,用高能球磨的方法将已经填充的方钴矿研磨为微纳米级粉末,然后采用等离子体快速烧结(SPS)技术将其烧结成块体材料。通过XRD分析材料的物相结构,使用SEM和TEM观察粉体和块体材料的微观形貌,发现高能球磨后的晶粒尺寸为50～500 nm,分布较宽。重点研究讨论了烧结温度和烧结压力等烧结工艺对热电传输性能的影响:发现随着烧结温度的提高,材料的热电性能先升高后降低,这是由于烧结温度的升高使得样品致密度有效提高,引起材料热电性能提升,而过高的烧结温度造成材料晶粒异常长大导致材料的热导率提升,热电性能劣化;提高烧结压力可以略微提高样品的致密度与热电性能。研究发现,当烧结温度约为875 K、烧结压力约为90 MPa时,材料的热电性能最佳,热电优值(ZT值)在750 K时达到1.19。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
方钴矿论文参考文献
[1].姜一平.方钴矿化合物Sm_(0.025)CoSb_(2.975)Te_(0.025)电输运性能研究[J].河南科技.2019
[2].周振兴,陆晓芳,王连军,顾士甲.SPS烧结工艺对填充方钴矿热电性能的影响[J].中国材料进展.2019
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[10].李小波.p型方钴矿热电材料及接头的组织结构与性能[D].哈尔滨工业大学.2018
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