熔體旋甩法製備高性能納米結構方鈷礦熱電材料（簡體書）

熱電轉換材料（簡稱熱電材料）是一種環境友好型的新能源材料，在熱電發電和熱電製冷技術中具有廣闊的應用前景，高效熱電轉換材料的研究和開發是國際上高度關注的前沿課題。方鈷礦（CoSb3）化合物由於具有較大的載流子遷移率、較高的Seebeck係數，被認為是極具應用前景的新型中溫熱電材料，改善其性能的主要途徑是在保持其較好的電傳輸性能的同時，通過降低材料的熱導率來實現。
《新材料科學前沿研究叢書：熔體旋甩法製備高性能納米結構方鈷礦熱電材料》以n型填充式CoSo3基方鈷礦化合物為研究對象，擬通過結構低維化和摻雜兩種手段來進一步改善n型CoSb3化合物的熱電性能，探索熔體旋甩（MS）結合放電等離子燒結（SPS）技術製備高性能納米方鈷礦化合物的可能性，揭示MS+SPS過程中相轉變及微結構的形成規律以及微結構對材料熱電性能的影響規律。

《熔體旋甩法制備高性能納米結構方鈷礦熱電材料》講述熱電轉換材料（簡稱熱電材料）是一種環境友好型的新能源材料，在熱電發電和熱電制冷技術中具有廣闊的應用前景，高效熱電轉換材料的研究和開發是國際上高度關注的前沿課題。方鈷礦（CoSb3）化合物由于具有較大的載流子遷移率、較高的Seebeck系數，被認為是極具應用前景的新型中溫熱電材料，改善其性能的主要途徑是在保持其較好的電傳輸性能的同時，通過降低材料的熱導率來實現。

1緒論
1．1熱電效應
1．2熱電材料研究進展
1．3方鈷礦熱電材料研究進展
1．4本書的主要研究目的和內容

2研究方法與實驗設備
2．1熱電材料的製備方法及設備
2．2熱電材料的組成、微觀結構表徵方法及設備
2．3熱電材料的性能評價方法及設備

3熔體旋甩法製備填充式方鈷礦化合物的預備研究
3．1實驗可行性及性能預期
3．2n型填充式方鈷礦化合物參比樣的合成與熱電性能研究

4MS+SPS技術製備n型YbxCo4Sb12化合物的微結構及熱電性能
4．1引言
4．2實驗
4．3結果與分析
4．4小結

5預退火處理對YbxCo4Sb12化合物微結構與熱電性能的影響規律
5．1引言
5．2帶狀產物預退火過程中的相組成及微結構變化規律
5．3預退火後樣品經SPS燒結後的結構與性能
5．4小結

6Sb過量對YbxCo4Sb12+y化合物微結構與熱電性能的影響規律
6．1引言
6．2YbxCo4Sb12+y化合物的製備和熱電性能
6．3YbxCo4Sb12+y化合物的製備和熱電性能
6．4小結

7具有原位內生InSb納米第二相結構的高性能n型InxCexCo4Sb12化合物
7．1引言
7．2InxCeyCo4Sb12的製備和微結構及熱電性能
7．3MS+SPS技術製備InxCeyCo4Sb12化合物初探
7．4小結

8結論
參考文獻

“Zintl”相材料于1932年被Edward Zintl發現并命名，這是一個研究較早的材料體系，具有過渡成鍵特性（離子性、共價性與金屬性共存）的金屬間化合物，其結構化學特性往往十分復雜。靠近Zintl邊界的第Ⅲ、Ⅳ族類金屬原子與稀土、堿土金屬和堿金屬的二元及多元金屬間化合物作為上述金屬間化合物的典型代表，通常表現出非常豐富的成鍵及結構類型。近幾年該體系的研究有了顯著突破：美國加州理工學院噴氣推進實驗室的T.Caillat等人報道用球磨工藝制備了YbxMnSb11系列化合物并進行了相關熱電性能研究。研究發現具有Zintl相結構的Ybl4MnSbu是潛在的高溫熱電材料，并具有較高的優值系數，在溫度為1273 K時可以達到1.4，有可能用于航空航天的熱電發電領域。
Zn4Sba熱電材料是另一種類似于Zintl相結構的化合物，它有a、β、γ三種晶型，β—Zn4Sbs屬菱方晶系，R3C空間群。Zn—Sb作為熱電材料早已被人們進行了大量的研究，但β—Zn4Sb3則是最近幾年才被發現具有很高的熱電性能指數。最新的研究結果表明，Zn4Sb3是由Zn原子、Sb3—離子和Sb2—二聚物構成的。β—Zn4Sb3具有復雜的菱形六面體結構，晶胞中有12個Zn原子和4個Sb原子具有確定的位置，另外6個位置Zn原子出現的幾率為11％，Sb原子出現的幾率為89％。因此，實際上這種材料的結構為每個單位晶胞含有22個原子，其化學式可以寫成ZnsSbs。由于晶格中的空缺，該化合物在室溫下的晶格熱導率僅為0.65 Wm—1K—1，其最大ZT值可達1.3。
4.復雜結構硫族化合物
該體系化合物源于Bi2Te3化合物，其中相鄰Te原子層間有弱的范德華鍵，提供了引入間隙原子的可能。如CsBi4Te6化合物，Bi4Te6陰離子層與Cs+離子層交替排列成層狀，Cs原子間距是Bi、Te的1.6倍，Cs原子能夠在籠中做“rattling”運動，具有很好的低溫特性。
該體系另一代表是在中溫發電領域應用較廣泛的PbTe系列材料。20世紀60年代，PbTe作為一種商業化的材料ZT值為0.8左右，P型TAGS材料于20世紀70年代成功應用，而此后20多年間熱電材料的發展陷入停滯階段。Hsu等人報道了一類組成為AgPbmSbTez+m的化合物在700 K時ZT達到1.7，這在塊體材料中幾乎是最高的結果。微觀結構研究表明，這類材料中存在大量含AgSb的納米第二相，是一類典型的納米復合材料，引起了熱電研究者的廣泛關注，其塊體材料可望將熱電轉換效率從不到10％提高一倍。關于AgPbmSbTe2+m的研究結果表明，該類化合物可以看做是PbTe和AgS—bTe2的固溶體，并且在塊體材料中發現了類似于低維PbSe／PbTe超晶格結構中的納米量子點結構，而使塊體材料也具有類似于低維結構的熱電傳輸性能和異常高的熱電性能指數。