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过渡金属氧化物CdCoO和CdO的热电性能研究

作　者: 刘富强
导　师: 王淑芳
学　校: 河北大学
专　业: 光学工程
关键词: 热电氧化物固相反应烧结 CdCoO CdO 孔隙率 Er掺杂
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

热电材料是一种可以实现热能和电能之间直接相互转换的特殊功能材料。氧化物热电材料因高温氧化气氛下稳定性好、不含有毒或稀有元素等优点在高温温差发电方面有独特的优势。本论文研究了过渡金属镉氧化物陶瓷材料的热电性能，主要内容包括:1.利用固相反应烧结技术制备了Cd_xCo₄O_y（x=1,2,3,4）陶瓷样品并研究了其高温热电性能。热电测试显示Cd₃Co₄O_y具有较大的功率因子，在900K时它的热电优值ZT为0.035。2.利用化学加固相反应烧结法制备了不同孔隙率的CdO陶瓷样品，获得了热电性能提升的多孔样品，密度为5.5g/cm³在高温（970K）ZT值高达0.47，可以和目前在n型氧化物热电陶瓷上报道的最佳值相比拟。3.研究了Er掺杂对Cd_1-xEr_xO（x=0,0.005,0.01,0.015）陶瓷高温热电性能的影响。实验发现，Er³⁺替代Cd²⁺可以显著降低样品的电阻率而对塞贝克系数影响较小，导致功率因子提高。此外，少量的Er掺杂（0.5%）还可以降低材料的热导率。掺杂0.5%的样品具有最高的ZT值，在723K时达到0.2。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第１章绪论  9-16
  1.1 热电效应的研究历史  9
  1.2 温差电基本理论及其主要应用  9-14
    1.2.1 基础理论  9-12
    1.2.2 热电材料应用  12
    1.2.3 热电材料研究现状  12-13
    1.2.4 提高热电性能的途径  13-14
  1.3 主要研究内容及思路  14-16
第2章样品制备流程以及性能测试方法  16-21
  2.1 样品制备  16-18
    2.1.1 CdCoO的制备  17-18
    2.1.2 不同密度 CdO和Er掺杂CdO的制备  18
  2.2 测试仪器及其原理  18-21
    2.2.1 X 射线衍射（XRD）  18
    2.2.2 扫描电子显微镜（S E M）  18-19
    2.2.3 电输运测试（霍尔测试）  19
    2.2.4 Seebeck系数和电阻率测试  19-20
    2.2.5 热导率测试  20-21
第3章 Cd_xCo_4O_y(x = 1,2,3,4) 热电性能研究  21-27
  3.1 引言  21
  3.2 样品的结构分析  21-22
  3.3 Cd_xCo_4O_y(x = 1,2,3,4) 热电性能的研究  22-26
  3.4 本章小结  26-27
第4章不同孔隙率氧化镉的热电性能  27-35
  4.1 引言  27
  4.2 不同密度样品的晶体结构和截面形貌分析  27-29
  4.3 不同孔隙率CdO的热电性能  29-34
  4.4 本章小结  34-35
第5章 Er掺杂氧化镉性能的研究  35-44
  5.1 引言  35
  5.2 样品SEM截面制备和密度测量  35
  5.3 样品XRD及其热电分析  35-43
  5.4 本章小结  43-44
结束语  44-45
参考文献  45-49
致谢  49-50
攻读硕士研究生期间发表的学术论文  50

过渡金属氧化物CdCoO和CdO的热电性能研究

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