单元素及双元素填充方钴矿CoSb3的高压合成及性能优化

在高压条件下合成轻元素（Li）及原子量差异较大的双元素（碱金属+稀土金属）填充的方钴矿CoSb3材料，系统的分析不同填充剂量及填充比例下材料热电性能的变化趋势，探索提高热电材料ZT值的新途径；同时调查填充的方钴矿CoSb3材料纳米晶粒的制备工艺及致密化纳米晶块材的高压烧结条件，研究高压烧结块材的微结构与材料热电性能之间的内在联系，探索工业化生产高性能热电材料的有效方案。

我们采用高压合成实验手段，成功合成了Li填充的CoSb3材料，其热电优值在700 K时达到1.3，在已知单元素填充的CoSb3材料中是最高的；合成了Gd、Mg等元素填充的CoSb3材料，拓宽了可填充元素的种类；提高了Ca、Sm 等元素在CoSb3中的填充分数，进而提高了材料的热电优值；成功合成了p型碘填充的CoSb3材料，碘的填充分数高至0.8左右，材料的热导率低至0.7 W/mK；研究了Na-Gd和Li-Ca等体系双元素填充的CoSb3材料的高压合成。高压环境能够大幅度地提高方钴矿材料的合成速度、有效扩展可填充元素种类及其填充剂量。我们揭示了填充原子在CoSb3晶格空位处振动的爱因斯坦温度与离子半径之间的准线性关系。这一发现可以帮助我们选择合适的元素进行多元复合填充，从而更有效地散射声子，进一步提高材料的热电性能。此外，我们还探索了热电材料纳米晶块材的高压烧结技术。