Nb掺杂对微波制备TiCoSb Half-Heusler合金热电性能的提升

TiCoSb Half-Heusler合金固有的高导热性,以及传统制备方法制备周期长、成本高等缺点限制了其商业化应用。采用微波合成与急速热压烧结相结合的方法成功制备了低热导率的Ti_(1-x)Nb_(x)CoSb Half-Heusler合金,大大缩短了制备周期,同时提高了TiCoSb Half-Heusler合金的致密度。研究了Ti位Nb取代对Ti_(1-x)Nb_(x)CoSb Half-Heusler热电材料的相组成、成分分布及热电输运性能的影响。在功率因子增加和晶格热导率降低的共同作用下,Ti_(1-x)Nb_(x)CoSb样品的热电优值(ZT)得到显著优化。在725 K时,Ti 0.93 Nb 0.07 CoSb样品的最大ZT值为0.1,比相同工艺下制备的TiCoSb纯相样品高两个数量级。

CoSb_3纳米晶块体热电材料的制备研究

采用机械合金化-放电等离子烧结工艺(MA-SPS), 在200℃～600℃之间制备了纳米晶CoSb3合金块体材料。采用XRD和TEM对材料的相组成和微观组织进行了测试分析。实验结果表明, 烧结前粉末为高能球磨得到的平均晶粒尺寸为20 nm～35 nm的纳米晶CoSb3粉末,SPS烧结后CoSb3合金块体的平均晶粒尺寸小于100 nm, 其致密度达到了91.3%～99.6%。CoSb3块体的晶粒尺寸随着烧结温度的降低而减小,而密度却随着烧结温度的升高而增加。CoSb3纳米晶块体热电材料的制备机理是MA使粉末晶粒细化到纳米级, 放电等离子烧结的快速、短时、低温和特殊烧结机理显著抑制了烧结时的晶粒长大。

金属间化合物CoSb_3的电化学嵌锂特性研究

研究了金属间化合物 Co Sb3作为锂离子电池阳极材料在 1ML i PF6 /EC+ DMC( 1∶ 1)电解液中的电化学性能。具有 skutterudite结构的 Co Sb3和不具有此种结构的 Co Sb3最大可逆容量分别为 5 73 m Ah· g- 1 和 4 4 4 m Ah·g- 1 ,10个循环内可逆容量分别保持在 4 0 0 m Ah· g- 1和 2 2 0 m Ah·g- 1以上 ,采用非原位 XRD方法研究二者嵌锂机理 ,发现 skutterudite结构虽然不起储锂作用 ,但它破坏后形成的微观结构却有利于循环过程。加入 10 % (质量分数 ,下同 )微碳球 MCMB后 Co Sb3电化学性能大大提高 ,最大可逆容量达 715 m Ah· g- 1 ,循环 2 0次后可逆容量保持在 5 0 0 m Ah· g- 1 以上。

机械球磨和烧结制备CoSb_3的工艺研究

针对skutterudite材料制备工艺中熔融法和固相反应法合成周期长、工序多的不足,尝试将机械合金化法应用于skutterudite材料制备中.探讨了CoSb3的机械合金化和烧结制备工艺,研究表明,Co、Sb粉末的机械合金化在球磨10h后开始,球磨40h后已全部合金化,得到CoSb3和CoSb2相混合物.合金化过程中CoSb3相先于CoSb2相形成.采用球磨10h-700℃烧结2h的工艺可得到单相CoSb3,制备工序简单,所需时间大大缩短.

不同取向的CoSb_3纳米线阵列的电化学法制备

CoSb3 nanowire arrays, preferred orientation of [510], were fabricated by electrodeposition of Co2+ and Sb3+ into anodic aluminum oxide (AAO) templates. The morphologies, structure, and composition of the as-synthesized sample have been performed using X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), selected area electron diffraction (SAED) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Based on the previous investigation on CoSb3 nanowire arrays orientated along [420], the formation mechanism for different preferential orientation nanowire arrays was discussed.

CoSb3基方钴矿热电材料综述

热电材料是一种能够实现电能和热能相互转化的新型清洁能源材料。方钴矿热电材料利用其独特的笼状结构能大幅降低热导率,是中温段性能最好的热电材料之一。该文回顾了方钴矿化合物的热电性能,对方钴矿化合物热电性能的主要改善途径做了一些归纳总结,包括替位方钴矿、填充方钴矿、纳米结构方钴矿等。下一步的研究方向是扩展到热电器件的商业应用中。

Na填充型方钴矿化合物CoSb_3的高压合成及电输运特性研究

利用高压合成方法,在压力为2 GPa、温度为900 K的条件下,以NaN3作为添加剂,成功地合成出了Na填充型的方钴矿化合物CoSb3。X射线衍射(XRD)研究结果表明,当Na填充量达80%时,合成的Na填充型方钴矿化合物CoSb3仍为单相方钴矿结构,没有Na和NaN3等杂质峰。在室温下对不同Na填充量的样品进行了电阻率(ρ)和Seebeck系数(α)的测试,研究了不同Na填充量对样品电阻率、Seebeck系数和功率因子(2ασ)的影响。研究结果表明:室温下,样品的电导率随Na填充量的增加而增大,Seebeck系数的绝对值随Na填充量的增加而减小。当Na填充量为0.4时,样品获得了最高的功率因子(8.72μW.cm-1.K-2),此值高于He等报道的利用热压法制备的CoSb3的值。填充量对样品电输运特性的影响规律与Pei等研究的K填充型CoSb3的研究结果相一致。上述研究结果表明,高压合成技术有利于提高填充型方钴矿化合物的填充量,并有效地提高样品的电输运特性。

金属间化合物CoSb_2电化学吸放锂特性的研究

采用悬浮熔炼和球磨方法制备了CoSb2合金粉末,并研究了它的电化学吸放锂性能。研究结果表明,具有marcasite结构的CoSb2 的首次可逆容量为263 mAh穏-1, 相应的体积比容量为2 130 mAh穋m-3。经过 15 个循环后,其可逆容量衰减到 123 mAh穏-1。在本实验中发现,把中间相微碳球(MCMB)加入到CoSb2 中不仅能改善其循环寿命,而且也能够明显提高其可逆容量。非原位XRD 测试的结果表明,虽然 marcasite 结构的CoSb2 本身并不能存储锂,但其结构破坏后形成的锑能与锂进行可逆的电化学反应。

CoSb3的机械合金化合成过程及其放电等离子烧结

采用机械合金化(MA)在球磨转速为250r/min～350r/min条件下,制备颗粒直径为1μm～4μm的CoSb3粉末,然后利用放电等离子烧结(SPS)得到单相CoSb3块体材料.主要讨论了MA时间、转速以及SPS烧结条件对CoSb3相形成的影响以及MA机理.结果表明,在MA时间为36h时有大量CoSb3生成,但仍存在少量Sb和Co,MA时间过长会有大量CoSb2相生成,说明机械合金化时间存在一个最佳值;在SPS烧结过程观察到有压力突增现象,机械合金化时间越长的样品压力突增的温度点越高.本实验从非平衡热力学观点,解释了利用MA-SPS工艺制备CoSb3的过程.

颗粒尺寸对CoSb_3电极电化学性能的影响

制备了颗粒尺寸不同的锂离子电池CoSb3电极材料,研究了颗粒尺寸对电极电化学性能的影响.结果表明,CoSb3的首次可逆容量从粗颗粒（约6μm）的385mAhg-1提高到球磨粉（约100nm）的586mAhg-1.微米尺寸CoSb3的首次不可逆容量主要是嵌锂时颗粒破碎失效引起的,而球磨纳米粉末的不可逆容量来源于锂的氧化反应和形成表面含锂化合物.球磨CoSb3的循环寿命低于期望值,但50次循环后的体积可逆容量仍比石墨负极材料高很多.

放电等离子体烧结工艺对La_(0.7)Fe_3CoSb_(10)材料相对密度的影响

用熔炼-退火-放电等离子体烧结法(SPS)制备了晶粒尺寸均匀的La0.7Fe3CoSb10材料。采用扫描电镜,研究了SPS工艺,包括粉末粒度、烧结温度及烧结时间对该材料相对密度的影响。结果表明:烧结试样的相对密度随烧结时间的延长和温度的升高而增高;通过控制退火温度可有效地控制材料最终的晶粒尺寸。

CoSb_3/BN复合材料的制备和性能

利用固相反应和SPS(放电等离子体烧结)技术烧结了CoSb3+BN块体材料。X射线衍射(XRD)测试表明,两者没有发生固溶或者化学反应,成功制备了CoSb3/BN复合材料。扫描电子显微镜(SEM)表征发现BN(氮化硼)均匀地分散在CoSb3基体中。测试了复合材料的电导率和热导率随温度的变化。在室温时BN的引入同时降低了电导率和热导率,而在高温时,对电导率的影响减弱,但仍然有效地降低晶格热导率。

MM-SPS制备CoSb_3及其热电性能研究

为了研究不同球磨时间对CoSb3热电性能的影响,采用高能球磨(MM)和放电等离子烧结法(SPS)制备了CoSb3块体,用X射线衍射仪分析了样品的相组成,并用电常数测试仪和激光热导仪测试了样品的热电性能。试验结果表明,球磨时间为2～20 h的粉末经烧结后都可得到单相的CoSb3块体,所得样品具有典型的半导体电学特征,多数样品在测试温度下的热电优值ZT大小相近,并在300～400℃有较大值,其中最大值为球磨5h的样品在400℃时的0.057 1。

不同压力下烧结CoSb_3的热电性能研究

研究了烧结压力不同的CoSb3块体的热电性能。采用机械合金化和放电等离子烧结法快速合成了CoSb3块体,测试了其热电性能。结果表明,烧结压力对样品的热电性能没有明显的影响规律,所得样品具有典型的半导体电学特征及较低的热导率,其热电优值ZT在400℃时取得较大值,200 MPa下烧结的样品最大值达到0.047 9。

CoSb_3系热电材料的研究进展

介绍了CoSb3合金的基本特性、制备方法和成分掺杂.评述了目前通过不同的元素掺杂在热电性能方面取得的重大进展.指出通过结构优化、组分调整,可进一步提高CoSb3基合金的热电性能.

CoSb合金的制备及其电化学性能

以柠檬酸钠为络合剂、NaBH4为还原剂,将Co(Ⅱ)和Sb(Ⅲ)盐在水溶液中共还原后再经过190℃热处理制得CoSb合金。X射线衍射和扫描电镜的测试结果表明:所得合金六方晶系,颗粒大小在100～200nm之间。对比考察了该合金在0～1.5V之间分别以0.2mA/cm2和0.4mA/cm2的电流密度恒流充放电的电化学性能。测试结果表明,该合金在0.2mA/cm2进行恒流充放电具有良好的电化学性能,20次循环后的稳定比容量为268mAh/g。

热电材料CoSb_3的高压制备及电学性质研究

利用高压方法制备了二元方钴矿结构热电材料CoSb3,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了CoSb3的物相组成及微观结构,并对其室温下的电学性质进行了研究.通过XRD测试发现高压方法能够快速(约20 min)制备出单相的CoSb3.SEM测试显示高压方法制备的样品晶粒细小且致密较高.室温下电学测试表明:随合成压力的升高,CoSb3的Seebeck系数增大,电导率减小.

热解碳包覆 CoSb_3作为锂离子电池负极材料的研究

CoSb_3 合金具有较高的电化学嵌放锂容量。为缓解充放电过程中体积变化引起的容量衰退,制备了热解碳包覆 CoSb_3合金粉末负极材料,并对其电化学充放电性能进行了研究。实验结果表明,热解碳包覆 CoSb_3负极材料的电化学性能虽然尚不能满足实际应用要求,但与纯 CoSb_3合金负极材料相比,首次可逆容量和循环稳定性都有明显的提高。进一步降低 CoSb_3合金的粉末粒度,优化热解碳对合金粉末的包覆完整性,可进一步改善热解碳包覆 CoSb_3负极材料的电化学性能。

La_xFe_3CoSb_(12)多晶材料的制备和拉曼光谱测定

用熔融退火法制备了镧填充方钴矿 (LaxFe3 CoSb12 )多晶热电材料。用背散射方法测定了不同掺镧量晶体的拉曼光谱。我们认为晶格孔隙中镧原子的振颤运动产生了有效的声子散射并使拉曼谱线加宽。随着镧含量的增加 ,镧原子振颤自由度降低 ,谱线的加宽程度减少。

退火对CoSb_3块体热电性能的影响

采用烧结和退火工艺制备了CoSb3块体热电材料,并探讨了退火对热电性能的影响。用X射线衍射分析了样品的相组成,用电常数测试仪和激光热导仪测试了样品的热电性能。结果表明,退火前后样品具有相同的相组成,其电阻率随着温度的升高而降低,具有典型的半导体电学特征;在相同温度下退火样品的ZT值低于或近似于未退火的样品,因此退火对于提高和改善CoSb3块体材料的热电性能没有明显作用。