クエン酸錯体法を用いた高配向性を有する層状構造酸化物熱電変換材料の合成と物性

柠檬酸络合法高取向层状氧化物热电转换材料的合成及物理性能

基本信息

批准号：
15760540
负责人：
井藤幹夫
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

Na_xCo_2O_4へのAg分散における性能向上効果について検討を行った.Ag分散することにより,電気抵抗率を大幅に低減できる一方,ゼーベック係数は大きく減少することなく,その結果,出力因子を大きく向上させることが可能であることがわかった.しかしながら熱伝導率の大きいAgを分散させることにより,全体の熱伝導率が上昇するため,これが性能向上の妨げとなることが明らかとなった.通常の固相反応法やクエン酸錯体法では,Ag粒が10μm程度の粗大粒としてNa_xCo_2O_4母相中に複合化されており,Ag粒を微細に分散させることでフォノン散乱を強め,熱伝導率の低減を図った.まず,クエン酸錯体法により合成されたNa_xCo_2O_4前駆体粉末に1μm程度のAg粉末を混合し,メカニカルグラインディング処理を施した.処理後の複合粉末では,Ag粒は1-2μmと微細に分散していたものの,焼結中に粒成長を起こし,最終的には10μm前後となり,目的とした微細分散化が困難であることがわかった.そこで,より一層の微細分散化を実現させるため,Agイオンを含む水溶液中にNa_xCo_2O_4前駆体粉末を混合,撹拌し,その後乾燥させることによってNa_xCo_2O_4粉末表面に微細にAg粒を析出させることを試みた.その結果,Na_xCo_2O_4粉末表面には数十nmのきわめて微細なAg粒が析出することがわかった.一方,そのほかにも粒子表面にきわめて薄くではあるものの,広くAg相が膜状に析出することも確認された.この複合粉末を焼結した結果,Ag粒子は5-8μmと,従来試料よりはやや微細化したものの,著しい微細分散化はできなかった.一方,Ag相中にはCoが検出され,母相との反応も見られた.これに起因してセーベック係数がAg無添加試料を上回り,性能指数としてはAg添加により向上する結果となった.

我们研究了Ag分散在Na_xCo_2O_4中的性能改善效果。虽然Ag分散可以显着降低电阻率，但塞贝克系数并没有显着降低，因此可以大大提高输出系数，但是很明显，分散。 Ag具有高热导率，会增加整体热导率，从而阻碍反应方法和性能的提高。在柠檬酸络合法中，Ag颗粒以10μm左右的粗颗粒复合到Na_xCo_2O_4基体中，通过将Ag颗粒细分散，加强了声子散射，降低了热导率。首先，对于柠檬酸络合法将约1μm的Ag粉末与合成的Na_xCo_2O_4前驱体粉末混合并进行机械研磨，虽然处理后Ag颗粒在复合粉末中细分散为1-2μm，但内部形成烧结颗粒。结果发现，由于长度增加至10μm左右，难以实现所需的精细分散。因此，为了实现更精细的分散，将Na_xCo_2O_4前体添加到含有Ag离子的水溶液中混合粉末。我们尝试通过混合、搅拌、干燥的方法在Na_xCo_2O_4粉末表面沉淀出细小的Ag晶粒，结果在Na_xCo_2O_4粉末的表面析出了几十纳米的极细Ag晶粒。另一方面，还确认了Ag相在颗粒表面上以膜的形式广泛析出，尽管其极薄。烧结该复合粉末的结果是，Ag颗粒为5-8μm虽然比传统样品稍细一些，然而，不可能实现显着的精细分散，并且在Ag相中检测到Co，并且观察到与基体的一些反应，因此塞贝克系数超过了不含Ag的样品。通过添加Ag，其性能低于无Ag 样品。