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热电材料在发电和制冷方面的应用前景及研究进展

朱文 , 杨君友 , 崔昆 , 张同俊

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2002.04.031

本文介绍了热电效应的基本原理,阐述了热电材料在发电和制冷方面的应用前景,分析了可能具有较高ZT值的几个新概念,包括低维热电材料、氧化物热电材料、声子玻璃电子晶体结构材料等.

关键词: 热电材料 , 低维热电 , 氧化物热电 , Skutterudite

采用微波辅助湿化学法制备纳米Skutterudite材料的工艺研究

彭江英 , 杨君友 , 虞华翔 , 刘小燕 , 朱文 , 黄建新

稀有金属材料与工程

探索了制备纳米Skutterudite材料的一种新工艺--微波辅助湿化学法,研究了溶剂体系、反应温度和时间对产物合成的影响.提出采用结构简单、低粘度的乙醇与高沸点的有机溶剂组成的混合溶剂体系可以控制和加快反应进程,反应温度是控制Skutterudite相形成的主要因素.采用微波加热对湿化学反应机理没有根本改变,但是显著加快了反应进程,制备了粒径约25 nm的CoSb3、RhSb3材料.

关键词: 热电材料 , Skutterudite , 微波 , 湿化学

Fe置换CoSb3基Skutterudite化合物Co4-xFexSb12的机械合金化-热压-退火制备工艺研究

彭江英 , 杨君友 , 宋新丽 , 陈跃华 , 鲍思前 , 张同俊

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2006.06.001

研究了Fe置换CoSb3基Skutterudite化合物Co4-xFexSb12(x≤1)的机械合金化及其制备工艺.在研究的成分范围内,所有的成分显示出相似的机械合金化动力学过程,初期Skutterudite相比(Co/Fe)Sb2相更易于形成,但随球磨时间进一步延长,(Co/Fe)Sb2相逐渐成为最强相.通过机械合金化不能得到单相的Skutterudite结构.球磨10小时的粉末经过热压成形后,大部分已转变为Skutterudite相,但仍有少量残存的Sb杂质.热压后进一步在650℃退火48小时后,得到了基本为单相的Skutterudite结构化合物Co4-xFexSb12(x≤0.65),且x=0.65时基本达到了Fe的置换固溶度.

关键词: 热电材料 , Skutterudite , 机械合金化 , 烧结

CoSb3基Skutterudite化合物拉曼光谱研究

彭江英 , 杨君友 , 鲍思前 , 陈跃华 , 张同俊

稀有金属材料与工程

Skutterudite材料因具有特殊的晶体结构成为当前最有前途的热电材料之一,为深入研究填充Skutterudite化合物的热传导机制,对化合物的声子振动模式及置换、填充原子对声子模的影响进行了研究.通过对CoSb3,Co3.5Fe0.5Sb12的偏振拉曼谱研究,确认了一个Ag模,且与理论计算吻合较好.对CoSb3,Co3.5Fe0.5Sb12和La0.6Co3.5Fe0.5Sb12拉曼谱的对比研究表明,单纯Fe置换对拉曼谱影响很小,而La部分填充则使部分拉曼峰明显展宽,分析认为,这一现象主要源于填充原子在晶格空隙中的扰动.

关键词: 热电材料 , Skutterudite , 拉曼散射

乙醇sol-gel法制备二元Skutterudite化合物纳米粉体

褚颖 , 唐新峰 , 赵文俞 , 张清杰

功能材料

首次采用乙醇sol-gel法制备二元Skutterudite化合物CoSb3纳米粉体.以CoCl2·6H2O和SbCl3为初始原料,乙醇为溶剂,柠檬酸为络合剂,经过溶胶-凝胶过程,将干燥凝胶研磨成粉,然后置于管式气氛炉中进行还原热处理.研究结果表明,当Sb/Co和C6H8O7/Co的摩尔配比适当,且还原气氛为H2,温度为300～600℃,最终可得到平均粒径尺寸在30nm左右的CoSb3纳米粉体.

关键词: 乙醇sol-gel , Skutterudite , 纳米粉体

CoSb3基Skutterudite化合物拉曼光谱研究

彭江英 , 杨君友 , 鲍思前 , 陈跃华 , 张同俊

稀有金属材料与工程

Skutterudite材料因具有特殊的晶体结构成为当前最有前途的热电材料之一,为深入研究填充Skutterudite化合物的热传导机制,对化合物的声子振动模式及置换、填充原子对声子模的影响进行了研究.通过对CoSb3,Co3.5Fe0.5Sb12的偏振拉曼谱研究,确认了一个Ag模,且与理论计算吻合较好.对CoSb3,Co3.5Fe0.5Sb12和La0.6Co3.5Fe0.5Sb12拉曼谱的对比研究表明,单纯Fe置换对拉曼谱影响很小,而La部分填充则使部分拉曼峰明显展宽,分析认为,这一现象主要源于填充原子在晶格空隙中的扰动.

关键词: 热电材料 , Skutterudite , 拉曼散射

机械合金化法制备N型Skutterudite热电材料研究

陈跃华 , 杨君友 , 彭江英 , 宋新莉 , 胡安徽

功能材料

研究了采用机械合金化加热压烧结工艺制备n型Skutterudite热电材料的工艺路线.采用了XRD、DTA等测试方法分析了试样的成分,研究了NixCo1-xSb3系材料采用机械合金化加热压烧结的基本工艺路线.研究表明Ni含量在0.2以下的NixCo1-xSb3系材料在球磨10h之后进行2h热压烧结后,试样基本上转化为CoSb3相,并且已经有大量的Ni被置换入CoSb3的晶格之中,形成(NixCo1-x)Sb3材料.

关键词: Skutterudite , 机械合金化 , 热压烧结

Ni掺杂对Co4-xNixSb12热电转换性能的影响

赵雪盈 , 史迅 , 陈立东 , 唐新峰

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2006.02.022

采用熔融法合成了Skutterudite化合物Co4-xNixSb12,并研究了Ni掺杂对该化合物的高温热电性能的影响.实验结果表明:由于Ni向Skutterudite结构中提供电子,导致化合物的载流子浓度和电导率随Ni置换量的增加而增加,Seebeck系数为负值,Seebeck系数的峰值温度随Ni置换量的增加向高温方向移动;Ni置换引入了电子-声子散射,导致晶格热导率降低.对于Skutterudite化合物Co4-xNixSb12,得到的最大热电性能指数ZT约为0.55.

关键词: Ni掺杂 , Skutterudite , 热电性能

交叉共沉淀法制备Skutterudite纳米粉体的研究

褚颖 , 唐新峰 , 万玲 , 赵文俞 , 张清杰

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2006.02.006

探索了交叉共沉淀法制备纳米方钴矿化合物CoSb3.以钴和锑的氯化物为原料,NaOH和氨水为沉淀剂,室温下调节pH=5～10,经过滤、洗涤、超声分散和真空干燥后得到了Co(OH)2和Sb2O3前驱体.研究了还原热处理过程中还原气氛、温度、时间、原料配比对还原产物的相组成和粉体粒径的影响.结果表明,采用纯H2为还原气氛,500℃下还原3h,当Sb/Co摩尔比为3.15时,可得到粒径均匀、平均粒径约为100nm的单相CoSb3粉体.

关键词: 交叉共沉淀 , Skutterudite , 纳米粉体

The Mechanical Properties of Skutterudite CoAs3 by Molecular Dynamics (MD) Simulation

武汉理工大学学报-材料科学版(英文版)

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