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摘要热电材料是能够转换热能和电能的功能材料。层状钴基氧化物材料具有优良的热电性能而被广泛研究，其中Ca3Co4O9+δ具有较大的热电势和较低的热导率，在此基础上进行的复合研究可以提高其热电性能。本文采用了溶胶—凝胶法制备Ca3Co4O9+δ基体，并且在基体中掺杂不同百分比的碳纳米管。 利用扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope, SEM）对所得的试样进行形貌表征，利用综合物理性能测量系统（Physical Property Measurement System, PPMS）研究试样的热电势、热导率等热电性能，并且与未掺杂的Ca3Co409+δ进行比较。掺杂1%碳纳米管的Ca3Co4O9+δ样品在350K的热电势为122μV/K，高于未掺杂样品在333K 的69μV/K。而掺杂6%碳纳米管的Ca3Co4O9+δ样品在330K下的热导率为0.319W/Km,比未掺杂的样品降低了91%。 28640
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毕业论文关键词 Ca3Co4O9+δ 碳纳米管 热电性能 复合材料
Title Improving of thermoelectric properties of carbon nanotubes doped Ca3Co4O9+δ
Abstract The thermoelectric material can directly transform between heat and electricity. We research layered cobalt-based oxide material because it has good thermoelectric properties. Ca3Co4O9+δ has a larger thermoelectric and lower thermal conductivity. We do composite research on the Ca3Co4O9+δ for improving their thermoelectric properties. In this paper, we use the Sol-Gel synthesis Ca3Co4O9+δ matrix and doped with different percentages carbon nanotubes in the matrix. Using a SEM of the sample was subjected to the morphology characterization, using PPMS to research thermoelectric power and thermal conductivity and other thermoelectric performance. Compared with undoped Ca3Co4O9+δ sample. The sample’s thermoelectric power which with 1% carbon nanotubes in Ca3Co4O9+δ matrix under the 350K was 122μV/K, higher than the undoped sample under the 333k which the thermoelectric power is 69μV/K. The sample’s thermal conductivity which doped 6% carbon nanotubes in Ca3Co4O9+δ matrix is 0.319W/Km under 330K, less than the undoped sample 91% .
Keywords Ca3Co4O9+δ Carbon Nanotube Thermoelectric Performance Composites
目 次
1 引言 1
1.1 热电材料的简介 1
1.1.1 金属氧化物型热电材料 1
1.1.2 金属硅化物型热电材料 2
1.1.3 半导体金属性合金热电材料 2
1.1.4 方钴矿型热电材料 2
1.1.5 其他热电材料 3
1 .2 热电效应 3
1.3 层状钴基氧化物简介 4
1.4 复合材 料 5
1.5 本课题研究的内容及目的 6
2 实验 7
2 .1 溶胶—凝胶法 7
2 .2 实验药品及设备7
2.3 实验步骤8
3 实验结果分析 10
3.1 SEM 电镜图分析11
3.2 试样的热导率分析12
3.3 试样的热电势分析13
3.4 试样的电阻率分析13
结论 15
致谢 16
参考文献1 7
1 引言（或绪论） 热电材料是利用固体内部的载流子的运动来实现热能和电能的直接相互转换。热电材料的发展和研究的理论依据是 Seebeck 效应和 Peltier 效应。在最开始的时候热电效应的研究对象是金属，在这段期间对热电效应研究最成功的是制造出了热电偶。但是由于热电偶的热电转换效率比制冷技术的效率低而备受冷落，因此热电效应的研究也陷入了很长一段时间的停滞期。 热能和电能是两种重要的能源形势，而且他们的来源大多数是从石油和天然气等不可再生资源。而且大多数是由于由于不可再生能源在短时间内是不可能再次生成，而且在使用这些不可再生能源的过程中不可避免的对环境造成污染，例如会产生温室气体导致全球变暖。在能源紧张和环境污染问题严重的格局下，现在急需要一种具有高效率且能持续利用对环境无污染的材料。现在热电材料一般应用在温差制冷和废热发电领域之中，其优点是设备的体积较小重量轻而且在使用过程中精确可靠、安全环保。现今随着热电效应研究的快速发展，制造出许多新型的热电材料应用在计算机技术、超导技术和微电子技术等应用领域都有很好的表现。我们相信在未来的几年中热电材料将会是研究的热点，相信通过对热电材料的不断优化我们终将会找到热电性能十分优异的热电材料。 1.1 热电材料简介 自从发现热电效应开始特别是在半导体物理学建立以后，到现在科研人员已经制备出了许多具有优异热电性能的热电材料。在使用这些材料的过程中人们发现了热电材料的优点，解决了在航空航天、微电子技术和计算机技术等领域的热电制冷问题。我们简单的将热电材料做了一个分类，下面就简单的介绍下。