Мацукевич І.В., Клиндюк А.І. Синтез і термоелектричні властивості твердих розчинів Ca3Co3.85M0.15O9+δ (М = V – Zn), отриманих цитратним гель-методом

PDF

Повне видання (PDF)

Мацукевич І.В.
Білоруський державний технологічний університет вул. Свердлова, 13а, м. Мінськ, 220006, Республіка Білорусь

Клиндюк А.І.
Білоруський державний технологічний університет вул. Свердлова, 13а, м. Мінськ, 220006, Республіка Білорусь

Ключові слова: шаруватий кобальтит кальцію, цитратний гель-метод, електропровідність, термоЕРС, теплове розширення, фактор потужності.

Анотація: Цитратним гель-методом синтезовано тверді розчини Ca3Co3.85M0.15 О9+δ (M = V – Zn), досліджено їхню структуру й мікроструктуру, термоЕРС, електропровідність і теплове розширення. Вивчено процеси, що відбуваються при одержанні кераміки Ca3Co4O9+δ цитратним гель-методом. Встановлено, що отримані матеріали є напівпровідниками p-типу. Проаналізовано вплив часткового заміщення катіонів кобальту катіонами 3 d-металів на фізико-хімічні й термоелектричні властивості кераміки Ca3Co3.85M0.15О9+δ. Максимальні значення фактора потужності демонструють тверді розчини Ca3Co3.85Fe0.15O9+δ і Ca3Co3.85Ni0.15O9+δ – відповідно 153 і 152 мкВт/(м·К2 ) за 1100 К, що в 1.5 раза більше, ніж для незаміщеного кобальтиту кальцію Ca3Co4O9+δ.

Література

  1. Oxide Thermoelectrics. Research Signpost, Ed. by K.Koumoto, I.Terasak, and N.Murayama (Trivandrum, India, 2002), 255 p.
  2. D.Kenfaui, D.Chateigner, M.Gomina and J.G.Noudem, Texture, Mechanical and Thermoelectric Properties of Ca3Co4O9 Ceramics, J. Alloys & Comp. 490, 472 (2010).
  3. Y.Song, Q.Sun, L.Zhao, F.Wang, and Zh..Jiang, Synthesis and Thermoelectric Power Factor of
    (Ca0.95Bi0.05)3Co4O9 / Ag Composites, Mater. Chem. and Phys. 113, 645 (2009).
  4. Y.F.Zhang, J.X.Zhang, Q.M.Lu, and Q.Y.Zhang, Synthesis and Characterization of Ca3Co4O9+δ
    Nanoparticles by Citrate Sol-Gel Method, Mater. Lett. 60, 2443 (2006).
  5. N.Lerssongkram, S.Pinitsoontorn, and N.Keawprak, Synthesis and Thermoelectric Properties of Ca3Co4O9 Prepared by Sol-Gel Method Using PVA, KKU Research J. 16(1), 11 (2011).
  6. T.Yin, D.Lui, Y.Ou, F.Ma, S.Xie, J.-F.Li, and J.Li, Nanocrystalline Thermoelectric Ca3Co4O9 Ceramics by
    Sol-Gel Based Electrospinning and Spark Plasma Sintering, J. Phys. Chem. C 114, 10061 (2010).
  7. Y.Wang, Y.Sui, X.Wang, W.Su and X.Lui, Enhanced High-Temperature Thermoelectric Characteristics of Transition Metals Doped Ca3Co4O9+δ , J. Appl. Phys. 107, 033708 (2010).
  8. Y.Wang, Y.Sui, P.Ren, L.Wang, X.Wang, W.Su, and H.Fan, Strongly Correlated Properties and Enhanced
    Thermoelectric Response in Ca3Co4–xMxO9+δ (M = Fe, Mn, and Cu), Chem. Mater 22, 1155 (2010).
  9. Ch.-J. Liu, L.-Ch. Huang, and J.-Sh. Wang, Improvement of the Thermoelectric Characteristics of Fe-doped Misfit-Layered Ca3Co4–xFexO9+δ (x = 0, 0.05, 0.1, and 0.2), Appl. Phys. Lett. 89, 204102 (2006).
  10. Ch.-J. Liu, J.-L. Chen, L.-Ch. Huang, Zh.-R. Lin, and Ch.-L Chang, X-ray Absorption Spectroscopy Studies of Fe-doped Misfit-Layered Ca3Co4–xFexO9+δ (x = 0, 0.05, 0.1, and 0.2), J. Appl. Phys. 102, 014908 (2007).
  11. L.Xu, F.Li, and Y.Wang, High-Temperature Transport and Thermoelectric Properties of Ca3Co4–xTixO9+δ , J. Alloys & Comp. 501, 115 (2010).
  12. T.Morimura, M.Hasaka, Sh.-I.Kondo, H.Nasashima, and H.Maeda, Microstructures and Thermoelectric
    Properties of Sintered Ca3Co4O9-based oxide, J. Electr. Mat. 41, 1217 (2012).
  13. Клындюк А.И. Свойства фаз RBaCuFeO5+δ (R – Y, La, Pr, Nd, Sm-Lu) / А.И. Клындюк, Е.А. Чижова
    // Неорган. матер. – 2006. Т. – 42. № 5. – С. 611.
  14. Клындюк А.И. Термоэлектрические свойства некоторых перовскитных оксидов / А.И. Клындюк,
    Е.А. Чижова [и.д.р.] // Термоэлектричество. – 2009. – № 3. – С. 76–84
  15. A.K.Tripathi, H.B.Lal, Electrical Transport in Rare-Earth Orthochromites, Mater. Res. Bull. 15(2), 233
    (1980).
  16. A.C.Masset, C.Michel, A.Maignan, M.Hervieu, O.Toulemonde, F.Studer, B.Raveau, J.Hejtmanek, MisfitLayered Cobaltite with an Anisotropic Giant Magnetoresistance: Ca3Co4O9, Phys. Rev. B. 62(1), 166 (2000).
  17. Y.Zhang, J.Zhang, Rapid Reactive Synthesis and Sintering of Textured Ca3Co4O9 Ceramics by Spark
    Plasma Sintering, J. Mater. Proc. Technol. 208, 70 (2008).

Надійшла до редакції 06.08.2012