考虑掺杂SrTiO3陶瓷的行为

本文讨论了钛酸锶(SrTiO的行为的变化₃)陶瓷,特别是热电性质和晶体结构,掺杂后等不同元素铌(Nb),钽(Ta)和镧(La)的上下文中热电发电。

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热电材料的局限性

热电材料受到了相当大的关注获取欧洲杯足球竞彩能量从废热从电子设备中解放出来,行业,汽车和发电厂。

热电材料效率是衡量绩效ZT型的无量纲热电图=²σTқ¹,指电导率σ/ S cm¹,年代是塞贝克系数/µVK¹,қ导热/ Wm¹K¹,T是绝对温度/ K,和Z是品质因数。

然而,实现高ZT型是挑战性由于σ的相互依存,қ,美国达到高ZT型,热电材料必须具备高功率因数/ S²σ值和较低的导热系数。

通常,塞贝克系数或导电性增强了纳米/微构造或掺杂的方法来提高热电材料的功率因数。

的意义Perovskite-type SrTiO₃

一系列化合物潜在的热电特性在一个大的温度范围内可以通过掺杂合成perovskite-type立方SrTiO₃。的SrTiO₃氧化物热电材料的获得了突出由于其低成本、可降解和优秀的氧欧洲杯足球竞彩化还原的灵活性和热稳定性。

无掺杂SrTiO₃作为绝缘体,它可以转化为半导体掺杂五价的元素b区域和三价元素的一个网站。供体与较高的阳离子电荷掺杂剂,如助教^{5 +}和注^{5 +},替换主机阳离子钛(Ti^{4 +})掺杂过程中电荷较低,这让更多的电子或离子进入氧化系统与主机,提高SrTiO的电气性能₃陶瓷。

改变掺杂SrTiO的行为₃陶瓷

最近的一篇论文发表在杂志上欧洲杯足球竞彩今天材料:诉讼证明SrTiO热电性质和结构的变化₃陶瓷陶瓷掺杂后的Nb / Ta或co-doped Nb和助教。

晶格常数增加助教/ Nb-doped SrTiO₃无掺杂SrTiO相比₃由于更高的Ta和Nb掺杂物离子半径比基质钛原子所取代。

然而,晶格常数保持不变的铌钽co-doped和Nb / Ta掺杂SrTiO₃由于相似的离子半径Nb和助教。公差因子和单元细胞体积的Nb / Ta取代和co-doped SrTiO₃也没有区别显示相同的掺杂物离子半径。

热电性能,如塞贝克系数和电导率,评估在惰性气氛掺杂SrTiO防止再氧化₃样品在极高的温度下。

所有掺杂样品的电导率降低,温度上升,表明普通金属行为的Nb / Ta取代和co-doped SrTiO₃陶瓷。

然而,Nb-doped SrTiO₃样品显示一个典型的半导体行为随着电导率的增加Nb-doped SrTiO₃样品到570 K。在Ta-doped SrTiO₃样本,电导率降低了持续的增加温度,改善了金属丰度的样品。

Ta-Nb co-doped样本与同等浓度的掺质显示电导率最高的235厘米¹在470 K的创造更多的运营商收取比其他掺杂样品。

与导电性不同,塞贝克系数增加对应的温度增加。塞贝克系数和电导率之间的反向关系导致更高的电导率当塞贝克系数值很低。助教掺杂塞贝克系数值下降,而Nb掺杂样品的价值增加。

Ta掺杂样品的塞贝克系数明显下降而导电性增强,表明电荷载体的数量的增加助教掺杂是由于氧空位的增加。塞贝克系数值190µVK最高¹观察在1080 K Nb-doped SrTiO吗₃样本。

功率因数提高值与温度升高在所有样本。尽管助教和Nb co-doped样本显示最高的电导率,其功率因数值与助教浓度的上升下降,由于塞贝克系数大幅度降低。最大的功率因数250µWm的价值¹K²观察在900 K Nb-doped SrTiO吗₃样本。

在另一项研究发表在杂志上化学材料欧洲杯足球竞彩,研究人员调查了镧的热电性质和结构(La)再版A-site-deficient SrTiO₃(老_{1−3 x / 2}拉_xTiO₃)陶瓷烧结氮/氢和空气的5%。

优化ZT型值0.41得到的n型Sr_{1−3 x / 2}拉_xTiO_3-δ陶瓷在973 K 0.125≤x≤0.175热电ZT型值最高的报道任何perovskite-based SrTiO₃陶瓷。

ZT型高值是通过陶瓷加工的紧密控制条件和精心选择的成分,创建了有缺陷的钙钛矿晶格组成的混合化合价的Ti O -和一个网站空缺职位^{4 +}和钛^{3 +}b区域。

虽然优化材料特色高度有缺陷的非化学计量钙钛矿,欧洲杯足球竞彩他们抵抗空气迅速再氧化温度1273 K,显示他们的潜能在n型腿等热电应用热电发电机。

总结,掺杂的方法被发现适合有效改善perovskite-type立方SrTiO的热电性质₃。因此,这种方法可能实现高效热电材料合成的具有高品质因数。欧洲杯足球竞彩

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引用和进一步阅读

Charan Prasanth年代。何塞,R。,Vijay, A., Vineetha P., Venkata Saravanan K. Tuning thermoelectric properties of Nb and Ta co-doped SrTiO₃陶瓷。欧洲杯足球竞彩今天材料:诉讼。ISSN 2214 - 7853。2022年。https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.908

陆,Z。,Zhang, H., Lei, W., Sinclair, D.C., and Reaney, I. M. High-Figure-of-Merit Thermoelectric La-Doped A-Site-Deficient SrTiO₃陶瓷。化学材料欧洲杯足球竞彩。28,925 - 935。2016年。https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b0461

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