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al掺杂非化学计量比氧化钛的高温高压合成与热电性质研究

Al掺杂非化学计量比氧化钛的高温高压合成与热电性质研究

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作者：冀光耀吉林大学

学位级别：硕士

本文采用高温高压合成方法,通过在tiO中添加一定比例的al粉和ti粉,制备了al掺杂非化学计量比氧化钛基热电材料,研究了不同合成压力以及不同al、ti掺杂比例对合成后样品的微观形貌,电输运性能以及热输运性能等方面的影响规律,具体研究内... 详细信息

本文采用高温高压合成方法,通过在tiO中添加一定比例的al粉和ti粉,制备了al掺杂非化学计量比氧化钛基热电材料,研究了不同合成压力以及不同al、ti掺杂比例对合成后样品的微观形貌,电输运性能以及热输运性能等方面的影响规律,具体研究内容及研究结果如下:(1)在3.0 GPa.0 GPa压力范围内,采用不同合成压力通过高温高压方法合成了ti al0.02O1.78样品。利用扫描电子显微镜对制备后的样品的微观形貌结果分析表明,在3.0 GPa.0 GPa压力范围内,随着合成压力的升高,合成的ti al0.02O1.78样品的平均晶粒尺寸逐渐减小。样品的禁带宽度随着合成压力的升高逐渐减小。变温热电性质的测试结果表明,在5.0 GPa合成压力下制备的ti al0.02O1.78样品的电阻率明显减小,不同测试温度下样品的功率因子高于3.0 GPa和4.0GPa下合成样品的功率因子。5.0 GPa压力下合成的ti al0.02O1.78样品在973 K时获得最高z T值为0.20@973 K。(2)采用高温高压合成方法,在5.0 GPa合成压力下制备了不同al掺杂量的非化学计量比氧化钛基热电材料ti alxO1.80-x(x=0.02,0.04,0.06),对合成后的样品的微观形貌通过扫描电子显微镜,透射电子显微镜进行表征,结果表明,在5.0 GPa合成压力下制备的不同al掺杂量的非化学计量比例的氧化钛样品具有晶界丰富,晶格扭曲,晶格畸变等典型的高压合成样品的微观形貌特征。变温电学性质测试结果表明,ti al0.04O1.76样品在测试温度区间晶格热导率低于tial0.02O1.78,ti al0.06O1.74,并显现出更优化的电输运性能,ti al0.04O1.76样品在中高温区(测试温度高于573 K)的功率因子整体较高。当测试温度为973 K时,tial0.04O1.76样品获得最佳zT值为0.22@973 K。

关键词： al掺杂非化学计量比氧化钛不同合成压力不同al、ti掺杂比例高温高压合成热电性能调控

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