一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料及微波合成方法技术

技术编号:15065078 阅读:53 留言:0更新日期:2017-04-06 13:05
本发明专利技术公开了一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料及微波合成方法:将碳酸钙、氧化钴及钠、镧、锶、锑的无机盐或氧化物按照一定比例混合,球磨后压制成型,并在600-1000度微波烧结10-60分钟。然后将所得物料粉碎并再次压制,在600-1000度进行二次高温烧结后得到。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机非金属材料
,特别是涉及一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料及其微波合成方法。
技术介绍
热电材料是一种可以将热能和电能直接进行相互转换的功能材料,可应用于温差发电、热电制冷等领域。在温差发电方面,热电器件可将地热、太阳热能、工厂废热及汽车尾气排放的热量转换成电能,从而实现能量的有效回收利用,达到节能减排的目的。热电器件组成主要是以p型和n型半导体材料,结构紧凑,无噪音、无污染,近年来成为热点研究课题之一。目前温差发电的效率在10-15%左右,还远远低于传统发电技术。研究发现,热电器件的工作效率和材料的热电优值(ZT=S2T/ρκ,其中S为热电势,T为绝对温度,ρ为电阻率,κ为热传导系数)密切相关。Ca3Co4O9热电材料可以在氧化气氛下使用,高温性能稳定,同时制备工艺简单、使用方便,因此在高温温差发电应用方面具有独特优势(JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2012,32(3):525-540.),但是其热电优值仍需要进一步提高。同时,Ca3Co4O9的制备大多采用常规高温固相反应法,存在反应时间长、效率低、能耗大的缺点。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足,本专利技术以微波合成技术制备Na/In、La/In、Sr/In及Sb/In双掺杂Ca3Co4O9热电材料。所合成的双掺杂Ca3Co4O9热电材料与常规方法制备的同类材料相比,性能相近或更优异,但制备周期大大缩短,也有利于降低能耗。本专利技术所采用的技术方案是:采用的氧化钴为四氧化三钴和三氧化二钴中的一种或两种;采用的无机盐为硝酸盐、碳酸盐及草酸盐中的一种或几种;Na、La、Sr和Sb元素掺杂Ca位,In元素掺杂Co位,其中Na、La、Sr、Sb与Ca元素的摩尔比为0~1/2,In与Co元素的摩尔比为0~1/3。将碳酸钙、氧化钴及钠、镧、锶及铟的无机盐或氧化物按照一定比例混合,球磨后压制成型,并在600~1000度微波烧结10-60分钟。然后将所得物料粉碎并二次压制,在600~1000度进行二次高温烧结后得到。附图说明图1为实施例1产物的扫描电镜图。图2为实施例2产物的扫描电镜图。图3为实施例3产物的扫描电镜图。图4为实施例4产物的扫描电镜图。图5为实施例产物的X射线衍射图谱。具体实施方式实施例1:Na/In双掺杂Ca3Co4O9热电材料的制备按照Ca/Na/Co/In=2.98/0.02/3.98/0.02的摩尔比分别称取一定质量的碳酸钙、硝酸钠、三氧化二钴及三氧化二铟进行混合。将混合物料进行球磨,并压制成型。将样品在微波高温炉中750度烧结30分钟。将得到的产物粉碎、压制成型,并在微波高温炉中750度烧结30分钟。冷却到室温后即得到Na/In双掺杂Ca3Co4O9热电材料,如图1所示。材料的X射线衍射谱图与Ca3Co4O9的标准谱图相符,如图5所示。实施例2:La/In双掺杂Ca3Co4O9热电材料的制备按照Ca/La/Co/In=2.98/0.02/3.98/0.02的摩尔比分别称取一定质量的碳酸钙、三氧化二镧、三氧化二钴及三氧化二铟进行混合。将混合物料进行球磨,并压制成型。将样品在微波高温炉中750度烧结30分钟。将得到的产物粉碎、压制成型,并在微波高温炉中750度烧结30分钟。冷却到室温后即得到La/In双掺杂Ca3Co4O9热电材料,如图2所示。材料的X射线衍射谱图与Ca3Co4O9的标准谱图相符,如图5所示。实施例3:Sr/In双掺杂Ca3Co4O9热电材料的制备按照Ca/Sr/Co/In=2.99/0.01/3.99/0.01的摩尔比分别称取一定质量的碳酸钙、碳酸锶、三氧化二钴及三氧化二铟进行混合。将混合物料进行球磨,干燥后压制成型。将样品在微波高温炉中750度烧结30分钟。将得到的产物粉碎、压制成型,并在微波高温炉中750度烧结30分钟。冷却到室温后即得到Sr/In双掺杂Ca3Co4O9热电材料,如图3所示。材料的X射线衍射谱图与Ca3Co4O9的标准谱图相符,如图5所示。实施例4:Sb/In双掺杂Ca3Co4O9热电材料的制备按照Ca/Sb/Co/In=2.99/0.02/3.99/0.01的摩尔比分别称取一定质量的碳酸钙、三氧化二锑、三氧化二钴及三氧化二铟进行混合。将混合物料进行球磨,干燥后压制成型。将样品在微波高温炉中750度烧结30分钟。将得到的产物粉碎、压制成型,并在高温炉中900度烧结24小时。冷却到室温后即得到Sb/In双掺杂Ca3Co4O9热电材料,如图4所示。材料的X射线衍射谱图与Ca3Co4O9的标准谱图相符,如图5所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料及制备方法,其具体步骤为:将碳酸钙、氧化钴及钠、镧、锶、锑及铟的无机盐或氧化物按照一定比例混合,球磨后压制成型,并在600‑1000度进行微波烧结。然后将所得物料粉碎并二次压制,在600‑1000度进行二次高温烧结后得到。

【技术特征摘要】
1.一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料及制备方法,其具体步骤为:将碳酸钙、氧化钴及钠、镧、锶、锑
及铟的无机盐或氧化物按照一定比例混合,球磨后压制成型,并在600-1000度进行微波烧结。然后将所
得物料粉碎并二次压制,在600-1000度进行二次高温烧结后得到。
2.根据权利要求1所述一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料的制备方法,其特征在于所述氧化钴为四氧化
三钴和三氧化二钴中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料的制备方法,其特征在于所述无机盐为硝酸盐、
碳酸盐及草酸盐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料的制备方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:解勤兴张仁伟郑安冉何青原解超张宇峰
申请(专利权)人:天津工业大学
类型:发明
国别省市:天津;12

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1