[发明专利]一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料及微波合成方法在审
| 申请号： | 201610044567.8 | 申请日： | 2016-01-22 |
| 公开（公告）号： | CN105693214A | 公开（公告）日： | 2016-06-22 |
| 发明（设计）人： | 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 |
| 主分类号： | C04B35/01 | 分类号： | C04B35/01;C04B35/622;C04B35/626 |
| 代理公司： | 暂无信息 | 代理人： | 暂无信息 |
| 地址： | 300387 *** | 国省代码： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 掺杂 ca sub co 热电 材料 微波 合成 方法 | ||
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域，特别是涉及一种双掺杂Ca3Co4O9热电材料及其微波合成方法。
背景技术
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。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明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。
本发明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
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