Pr掺杂对CaMnO_3热电材料高温电输运性能的影响

CaMnO_3热电材料作为一种能直接实现热能与电能转换的媒介的环境友好新型材料而倍受青睐,但其较大的电阻率影响了热电性能的进一步提高。在钙位掺杂高价态稀土金属离子是降低其电阻率的有效途径。采用共沉淀法制备了一系列Ca1-xPrxMnO_3(x=0、0. 01、0. 03、0. 05、0. 10)热电材料。利用XRD对材料的物相进行表征,利用四探针法同时测量了CaMnO_3材料的电阻率。XRD结果显示,所有样品都为单相CaMnO_3结构,且随着Pr掺杂量的增大,样品的晶胞参数和晶胞体积变大。样品的电阻率随着Pr掺杂量的增加而变小,Ca0. 9Pr0. 1MnO_3的室温电阻率最小,为0. 70×10-4Ω·m。

稀土元素Ce掺杂对CaMnO_3基热电材料的微观结构及高温电性能的影响

CaMnO_3因其结构中元素在自然界中的丰度大、低毒和具有高温热和化学稳定性等优势而被认为是一类具有潜力的热电材料,但其较大的电阻率影响了热电性能的进一步提高。在钙位掺杂高价态稀土金属离子是降低其电阻率的有效途径。采用共沉淀法制备了一系列Ca1-xCexMn O3(x=0,0.02,0.04,0.06,0.10)热电材料。利用XRD,SEM等方法对材料的物相及断面形貌进行了表征,利用四探针法同时测量了CaMnO_3材料的电阻率,Seebeck系数。XRD结果显示所有样品都为单相CaMnO_3结构,扫描电镜显示Ce掺杂CaMnO_3材料结构致密,具有较小和分散均匀的粒径。样品的电阻率和Seebeck系数的绝对值随着Ce掺杂量的增加而变小,Ca0.9Ce0.1Mn O3的功率因子最大,为2.76×10-4W·m-1·K-2。