【摘 要】
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随着经济和工商业的发展,世界人民的生活质量在逐步提高,但因发展造成的污染问题却也越来越严重。人们对地球上自然资源的无节制开采和化学药品的滥用,造成了现在自然资源的严重匮乏,且排放的污染物超出了环境的自净能力,造成了全球的严重变暖。人们逐渐意识到,可持续发展不能建立在能源浪费和环境污染的基础上,所以,开发研究一种能减少资源浪费且对环境友好的新型清洁能源技术迫在眉睫。无疑,热电材料的研究与发展给解决此
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随着经济和工商业的发展,世界人民的生活质量在逐步提高,但因发展造成的污染问题却也越来越严重。人们对地球上自然资源的无节制开采和化学药品的滥用,造成了现在自然资源的严重匮乏,且排放的污染物超出了环境的自净能力,造成了全球的严重变暖。人们逐渐意识到,可持续发展不能建立在能源浪费和环境污染的基础上,所以,开发研究一种能减少资源浪费且对环境友好的新型清洁能源技术迫在眉睫。无疑,热电材料的研究与发展给解决此类问题带来了希望。热电材料是一种可以利用本身的热电效应进行能量转换的清洁能源材料。它即可以通过材料内部载流子的运动达到将热能转化成电能的目的;又可以通过电子在不同能级之间的跃迁,完成电能向热能的转化。所以,这种材料既可将太阳热或者回收的废热重新转化成电能用于发电,又可将电能转化成热能用于制冷或加热。本文主要研究了具有高化学稳定性的层状Co基氧化物Bi2Sr2Co2Oy（缩写为BSCO）的热电性能,此多晶材料通过传统的固相反应烧结法进行制备,并尝试用元素替代和引入第二相相结合来提高该材料的ZT值。本文首先用阳离子Ag+替代Bi3+对BSCO的热电性能进行优化,试图通过提高p型材料的空穴浓度来降低电阻率,经研究发现,在Bi2-uAguSr2Co2Oy（u=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）系列实验中,当u=0.2时,材料的电阻率最小,同时ZT值也达到了0.28的最大值;在Ag元素替代优化电输运性能的基础上,又加入了纳米SiC,即探究Bi1.8Ag0.2Sr2Co2Oy+v wt%SiC（v=0,0.025,0.05,0.1,0.15）的热电性能,实验发现,材料的热导率能随着纳米SiC颗粒的加入有效地降低,材料的塞贝克系数也会有所提高,最终在v=0.025时,材料的ZT值最大达到了0.35;接下来又研究了Bi1.9Ba0.1Sr2Co2Oy+m wt%SiC（m=0,0.025,0.05,0.1,0.15）系列实验,发现元素Ba替代和纳米SiC掺杂相结合也能提高材料的热电性能,在温度为923 K且m=0.025时,材料的ZT值也达到了0.35;最后,本文还研究了Bi1.6Pb0.4Sr2Co2Oy+q wt%SiC（q=0,0.025,0.05,0.1,0.15）系列实验,发现元素Pb替代Bi位能显著提高材料的塞贝克系数并降低电阻率,再加上纳米SiC颗粒对热导率的显著降低,最终在温度为973 K且q=0.025时,ZT值达到了0.48。
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