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随着能源的日益紧缺以及环境污染问题的严重,热电材料作为一种热能和电能相互转换的功能材料受到人们的重视。以NaCo2O4为代表的过渡金属氧化物是近年来发现的一种新型热电材料,这种材料具有无毒性,可以在高温氧化性条件下长期工作,制备简单等特点。本论文以NaCo2O4材料为研究对象,通过掺杂不同元素研究其热电性能,以期获得性能更好的热电材料。
本论文分别采用固相反应法和柠檬酸溶胶-凝胶法制备NaCo2O4试样,并对NaCo2O4的Na位进行掺杂K、Ca、Sr、Ce的实验,然后通过X射线衍射分析,确定试样的化学成分,并在室温下测量了试样的Seebeck系数和电导率,得到以下结论:
(1)在本实验条件下,采用固相反应法和柠檬酸溶胶-凝胶法均可以获得纯度较高的NaCo2O4,并且都可以使K,Ca,Sr掺杂入NaCo2O4晶格中。
(2)在本实验条件下,掺杂K不能提高NaCo2O4材料的功率因子,掺杂Ca和Sr可以提高功率因子,而掺杂Ce可降低功率因子。
(3)在本实验条件下,采用柠檬酸溶胶-凝胶法按照化学式(Na0.9Sr0.1)1.6Co2O4制备试样的功率因子最大,其值为2.26×10-4W·m-1·K-2。
(4)在本实验条件下,采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备试样的功率因子普遍高于固相反应法。为制备出更好的热电材料建议采用柠檬酸溶胶-凝胶法与热压烧结相结合的制备方法。