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热电材料是一种直接将电能与热能相互转换的功能材料。这种材料不但可以提高热能与电能之间的相互转换效率,而且可以回收再利用废热,即直接将废热转化成为电能,进而提高了能源的利用率。层状钴基氧化物热电材料因具有绿色环保、成本低、易于制备、热稳定性好和较高的热电性能等优点受到广大研究者们的关注,但目前与实际应用材料相比仍存在很大的性能差距,所以人们正不断的努力寻求提高其热电性能的新方法。本文采用溶胶凝胶法制备了Fe、Ni和Ce掺杂的Ca3Co4O9+δ基材料,并在粉体合成及预压料过程中引入外磁场。利用X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析对材料的物相和形貌进行了表征,并在300~1073 K的温度范围,测试了塞贝克系数S、电阻率ρ、功率因子PF等性能随温度的变化情况。深入研究了掺杂含量及外加磁场对组织结构及电性能的影响规律。XRD图谱中衍射峰位的规律性偏移以及对晶格参数的计算结果分析表明,Fe、Ni和Ce分别掺杂进入Ca3Co4O9+δ基材料晶格中。利用Lotgering方法对(00l)面的择优取向F值的计算表明,F值随掺杂含量的增加略有减小,说明掺杂元素增大了晶格散射,不利于材料晶粒的择优取向。外加磁场样品的F值更大,说明外加磁场能够诱导晶粒排列。与无磁场样品相比,外加磁场样品展现出更加明显的薄层状微观结构,这也说明了外加磁场能够促使样品内部结构产生择优取向,这一点与XRD图谱分析相吻合。对金属Fe、Ni掺杂Ca3Co4O9+δ基材料的电性能研究表明,所有样品的PF值随温度升高而增加。由于电阻率随着掺杂浓度升高而增大,所以即使其温差电动势率掺杂后有所增加,材料的PF值在掺Fe、Ni后还是降低了。所有金属Fe、Ni掺杂外加磁场样品的PF值都比无磁场样品的更大。其中,外加磁场Ca3Co3.75Fe0.25O9+δ样品在1073K具有最大值为0.51 mW/mK2,约高于无磁场样品的76%。对稀土Ce掺杂样品的电性能研究表明,Ce掺杂后PF明显增加,特别是在高温区。所有无磁场的Ce掺杂样品中,Ca2.9Ce0.1Co4O9+δ在1023 K具有最大PF值为0.34 mW/mK2,这比纯Ca3Co4O9+δ高了21%。所有Ce掺杂外加磁场样品的PF值都比无磁场样品的更大。外加磁场Ca2.9Ce0.1Co4O9+δ样品在1023 K具有最大值为0.49 mW/mK2,约高于不外加磁场样品的48%。