高取向纳米结构Na1-xAgxCo2O4的可控制备及其热电性能

基本信息
批准号:51402229
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张莉
学科分类:
依托单位:武汉理工大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:罗婷婷,梁涛,谢鸿耀,徐行涛,邱思源,吴林春
关键词:
纳米结构热电性能Na1xAgxCo2O4高结晶取向氧化物热电材料
结项摘要

Oxide thermoelectric materials such as NaCo2O4 have special advantages and potential applications. Although NaCo2O4 single crystal possesses good thermoelectric property, its application is restricted by small size and preparation technology. Moreover, the NaCo2O4 polycrystalline bulk material shows low thermoelectric property, which is normally improved by element doping and microstructure controlling respectively. We propose a method to improve its thermoelectric property by combining element doping and microstructure controlling simultaneously. Firstly, Ag element, which can significantly improve the thermoelectric property of NaCo2O4, is selected to be doped in NaCo2O4 and the size and morphology of Na1-xAgxCo2O4 is controlled by macromolecular. The nano plate Na1-xAgxCo2O4 crystals with high ratio of diameter to thichness are obtained as raw powders. Furthermore, using optimized forming method and SPS sintering technology for holding nano mature and morphology of powders, the highly orientecd Na1-xAgxCo2O4 nanostructured polycrystalline bulk materials with improved thermoelectric property are fabricated. Based on this, the relationship between thermoelectric property and microstructure is studied and the mechanism improving thermoelectric property is discussed. This project will provide a easy technology for preparing high performance NaCo2O4 thermoelectric material.

氧化物热电材料NaCo2O4具有独特的优点和潜在的应用前景,虽然其单晶具有良好的热电性能,但单晶尺寸和制备工艺限制了它的应用;而其多晶块体性能普遍偏低,目前的研究分别通过掺杂、微结构控制来改善其热电性能。本项目拟结合元素掺杂和微结构控制来建立一种改善其热电性能的方法,选取对NaCo2O4热电性能影响显著的Ag元素,首先通过大分子物质控制Na1-xAgxCo2O4晶体的尺寸和形态,获得高径厚比的Na1-xAgxCo2O4纳米片状晶体作为原料粉末;再结合优化的成型方法和SPS烧结技术,保持原料粉末的纳米特性和分布形态,制备高结晶取向的Na1-xAgxCo2O4纳米多晶块体材料,来提高其热电性能;在此基础上,进一步研究高结晶取向Na1-xAgxCo2O4纳米多晶块体材料的热电性能与微结构的关系,弄清改善其热电性能的机制,为制备高性能NaCo2O4热电材料提供一种简便易行的制备技术。

项目摘要

氧化物热电材料NaCo2O4具有独特的优点和潜在的应用前景,虽然其单晶具有良好的热电性能,但单晶尺寸和制备工艺限制了它的应用,而其多晶块体性能普遍偏低。因此,研究可提高NaCo2O4多晶块体陶瓷热电性能的方法具有重要的意义。本项目分别通过掺杂、微结构控制来改善其热电性能,开展了NaxCo2O4原料粉末合成工艺的研究,探讨了反应温度、高分子添加剂、原料反应浓度、对粉末晶体的尺寸、径厚比和分布形态的影响;开展了NaxCo2O4陶瓷烧结工艺的研究,优化了烧结工艺参数,包括升温速率、烧结气氛、烧结压力和烧结时间等;探讨了陶瓷微结构对热电性能的影响规律,以及元素掺杂对提高陶瓷热电性能的作用。通过本项目的研究,发展了三种制备γ­NaxCo2O4粉体的合成工艺:聚乙二醇(PEG)改进柠檬酸盐溶胶凝胶法,聚丙烯酸钠(PAAS)凝胶法和超声喷雾制备法,实现了γ­NaxCo2O4粉体的可控合成;建立并优化了NaxCoO2陶瓷等离子活化烧结(PAS)工艺参数,ZT值在800 K时可达到0.22;通过提高Na含量,以及Ca、Cu、Ag和Ni元素掺杂,实现了NaxCoO2陶瓷热电性能的提高:900 K时Na1.1CoO2样品ZT值(0.39)是Na0.8CoO2样品ZT值(0.12)的三倍;Na0.5Ca0.3CoO2样品在900 K时ZT值为0.25,提高了108%; Na0.8Co0.95Cu0.05O2样品在900 K时ZT值0.32,提高了167%;当Ag含量为2.5%时,样品在800 K时ZT值达到0.29;Ni作为受主杂质,提高了样品的空穴浓度,提升电导率,ZT值在800 K时达到0.31,提高了41%。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
5

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021

张莉的其他基金

批准号:11502121
批准年份:2015
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41001074
批准年份:2010
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101092
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61373093
批准年份:2013
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:31701521
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400479
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11601424
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41571120
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31600862
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81102395
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:90818017
批准年份:2008
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划
批准号:41472077
批准年份:2014
资助金额:100.00
项目类别:面上项目
批准号:81200462
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60603019
批准年份:2006
资助金额:7.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81572934
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51776074
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81774241
批准年份:2017
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:61103088
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11604050
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21473219
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:20871089
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51102104
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401918
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21271136
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:41902122
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81603344
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71472054
批准年份:2014
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:41072062
批准年份:2010
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:81402214
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81800149
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20802089
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81141120
批准年份:2011
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:71772052
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:61601156
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81560331
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11105232
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501323
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81571730
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21001004
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61100126
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81102492
批准年份:2011
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81300036
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11201342
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51702336
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81860421
批准年份:2018
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60773155
批准年份:2007
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:51577022
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:30240068
批准年份:2002
资助金额:7.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81001035
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21203044
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31802096
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50348029
批准年份:2003
资助金额:8.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21773260
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81300031
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21272265
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61402090
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20807040
批准年份:2008
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41503113
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20803084
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61170087
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81502169
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171492
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:31660702
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41574080
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:61370058
批准年份:2013
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:60970067
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:61672078
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:69803003
批准年份:1998
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50577075
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:71102130
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81302927
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11104001
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81903516
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41271159
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81774084
批准年份:2017
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51006037
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21672257
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31501033
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40801047
批准年份:2008
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700595
批准年份:2007
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11901403
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372155
批准年份:2013
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:71904114
批准年份:2019
资助金额:19.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61376094
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于高取向纳米结构设计的热电材料及其器件集成

批准号:61534001
批准年份:2015
负责人:邓元
学科分类:F0401
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
2

强磁场下制备晶粒择优取向的SnSe纳米材料及其热电性能研究

批准号:U1732153
批准年份:2017
负责人:唐国栋
学科分类:A3205
资助金额:50.00
项目类别:联合基金项目
3

基于热电功能的PEDOT/碳纳米粒子杂化材料的可控制备及其结构-性能关系研究

批准号:51343005
批准年份:2013
负责人:陈光明
学科分类:E0305
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
4

高性能择优取向纳米晶热电氧化物陶瓷及其复合材料的制备与表征

批准号:51172189
批准年份:2011
负责人:谢淑红
学科分类:E02
资助金额:59.00
项目类别:面上项目