论文部分内容阅读
进入21世纪以来，随着全球环境污染和能源危机的日益严重，以及对人类可持续发展的广泛关注，开发新型环保的替代能源已经越来越受到世界各国的重视。热电材料是一种将热能和电能相互转换的功能材料。其中，氧化物热电材料作为一种新型的能源转化材料受到越来越广泛的重视，其最大优点是可以在氧化气氛的高温下长期工作，大多数无毒性、无污染而且制备简单。因此，研究氧化物热电材料具有十分重要的意义。本文以探索提高热电材料的热电性能为目的，对LaCoO3热电材料掺杂Ca,Sr元素，深入分析了掺杂元素和掺杂量对LaCoO3材料的输运以及热电性能的影响。 本文使用传统的固相反应法制备了掺杂的系列样品La1-xCaxCoO3(x=0.05,0.1,0.2,0.3)和La1-xSrxCoO3(x=0,0.1,0.2,0.25,0.3)。通过XRD分析显示，合成的样品均为单相。对样品磁学性能的分析发现，掺杂后的LaCoO3样品具有自旋玻璃性质。通过对样品高温电阻率的研究发现，相对于未掺杂的LaCoO3，掺杂后能够显著降低样品的电阻率。电阻率的下降主要是因为掺杂改变了样品中钴离子的平均价态，使部分的Co3+离子变为 Co4+离子，进而引入了大量的空穴载流子，致使电阻率下降。对于样品的高温导电机制进行了分析，分析发现在部分温区符合绝热小极化子跳跃导电模型。系统研究了La1-xCaxCoO3(x=0.05,0.1,0.2,0.3)和La1-xSrxCoO3(x=0,0.1,0.2,0.25)系列样品的低温热电性能。研究发现LaCoO3经过掺杂以后，能够明显降低样品的电阻率，而且同时能够保证样品的热电势绝对值保持在较大的数值。此外，在LaCoO3的La位掺杂后，由于晶格畸变影响，增加了声子散射，使得热导率降低,。之后随着掺杂量的增加，由于电阻率显著降低，使得热导率略微增加。基于以上的分析表明通过在La位进行掺杂能够有效的提高LaCoO3材料的热电性能。计算了系列样品的热电优值，其中ZT值最高的为其中La0.8Sr0.2CoO3，在157K左右达到最大值0.11。