Ni掺杂提高Cu12Sb4S13-δ黝铜矿热电性能

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作者孙富华1 ; 董金峰1 ; Shaugath Dey2 ; AsfANDiyar1 ; 吴超峰1 ; 潘瑜1 ; 唐怀超1 ; 李敬锋1 ; 3
作者Fu-Hua Sun ; Jinfeng Dong ; Shaugath Dey ; AsfANDiyar ; Chao-Feng Wu ; Yu Pan ; Huaichao Tang ; Jing-Feng Li ; State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing ; School of Materials Science and Engineering ; Tsinghua University ; School of Materials Science and Engineering ; University of New South Wales ; Advanced Materials Institute ; Graduate School at Shenzhen ; Tsinghua University
单位1State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University;2School of Materials Science and Engineering, University of New South Wales;3Advanced Materials Institute, Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University收起
关键词Ni掺杂 ; 热电性能 ; 黝铜矿 ; 放电等离子体烧结 ; 晶格热导率 ; 功率因子 ; 热电材料 ; 机械合金化
来源Science China Materials
出版年2018
期号第9期
摘要
Cu12Sb4S13是一种储量丰富、环境友好的天然矿物,被热电领域普遍关注.本研究旨在揭示Ni掺杂提高黝铜矿材料热电性能的机理.采用机械合金化(MA)结合放电等离子体烧结(SPS)的方法制备出Cu12-xNixSb4S13-δ(x=0.5,0.7,1.0,1.5,2.0)样品.实验结果表明,在测量温度范围内(323–723 K),随着Ni含量的增加,样品的热导率急剧下降(<0.9 W m-1K-1),同时热电功率因子逐渐增加.理论模型计算表明,晶格热导率的降低主要来源于Ni掺杂引起的析出相及位错对中频声子的强散射作用.由于较低的热导率和较高的功率因子,Cu11NiSb4S13-δ样品在723 K时获得最高ZT值0.95,相对于未掺杂样品,其热电性能提高了46%.同时,热循环测试表明,通过Ni掺杂提高了黝铜矿热电材料的化学稳定性.

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