LixNayCoO2的制备和热电性质

摘要

近几年以来,氧化物热电材料受到了很大程度的关注,到目前为止,己经有多种氧化物体系得到了研究。在这些氧化物体系之中,钴氧化物表现得特别活跃,研究表明,钻的化合价可为2+,3+,4+三种,而在氧化物中其平均价的不同使得热电性能也发生变化,这是一类非常有前景的热电材料。NaCo2O4具有很高的热电势一经报道,就立即成为研究的热点,它是新型热电材料的一种选择;而我们制备出了一种新的材料LixNayCoO2,测量了它的相关性质,我们发现这一系列材料也是潜在的热电材料。
　　 在本文的第一章首先介绍了热电的一些基本性质,包括Thomson效应,Peltier效应,Seebeck效应,继而讨论了这三者之间的关系,即Kelvin关系式,之后本章将热电效益的一些应用展示出来;在此基础上,本章探讨了热电材料的表征,并着重介绍了两种氧化物热电材料:NaCo2O4和Ca3Co4O9;然后,本章进一步探讨NaxCoO2的大热电势产生原因,分别列出了文献上两大主流解释:一种是从传统的能带理论和玻尔兹曼输运方程出发来解释NaxCoO2的大热电势以及它们的结构:另一种则是在强关联电子体系的基础上提出轨道、自旋简并度贡献熵的模型来解释。在这章的最后,介绍了我们的研究目标LixNayCoO2的相关研究进展及现状。
　　 第二章我们主要讨论的是LixNayCoO2多晶样品的制备,首先介绍了该样品的制备过程以及各步骤该注意的基本事项,特别强调了各步骤在样品合成中的作用;而后,介绍了粉晶X射线衍射原理;在本章的第四节,主要探讨的是合成LixNayCoO2的可行条件,即合适的化学配方,烧结时间、温度和气氛的控制;最后一节,列出了我们在最佳条件下的成功的多晶样品的指标化数据。
　　 本文的最后一章,展示了上一章我们获得的纯相LixNayCoO2样品的电阻率、热电势等数据,并同NaxCoO2系列做比较;同时也研究了退火对样品的电阻率和热电势的影响。我们测得的数据表明LixNayCoO2系列材料的热电势普遍高于NaxCoO2,因此也是新型热电材料的一种选择。