许洁，魏长平，贾坤

(长春理工大学 材料科学与工程学院，吉林 长春，130022)

热电材料是一种利用Seebeck效应实现热能和电能、利用Peltier效应实现电能和热能直接转换的功能材料[1-3]。目前，热电材料已经成为一种新型的候选绿色能源材料，以取代传统的化石燃料应用于军事、航天等高科技领域，在废热发电、医学恒温、小功率电源、微型传感器等民用领域也有一定的应用[4-6]。氧化物热电材料不仅具有体积小、无污染、无机械部件等优点，而且能在高温氧化环境下长期工作，具有广阔的应用前景[7]。热电材料的性能常用热电品质因子ZT来衡量，ZT越大，材料的热电性能就越好[8]。最近，Funahashi等[9]利用 p型的 Ca2.7Bi0.3Co4O9和 n型的La0.9Bi0.1NiO3陶瓷块体制备的单耦合热电器在 1 073 K时的最大输出为94 mW(ΔT=500 K时)，但是，钙钛矿型镍酸盐 n型半导体的 Seebeck系数(-30 μV·K-1)太低。为了克服镍酸盐 n型半导体的不足，钙钛矿CaMnO3体系的热电材料成为人们的研究对象[10-12]。CaMnO3热电氧化物是一种很有潜力的 n型半导体,属于正交晶系，但是其ZT较小[13]，如何提高CaMnO3热电材料热电的性能依然是今后的研究热点。为改善CaMnO3热电氧化物的热电性能，一条重要的途径就是通过碱土金属或稀土金属的Ca位掺杂。在此，本文作者采用碱土金属Sr和稀土金属Sm对Ca位进行掺杂，研究2种金属离子掺杂对其高温热电性能的影响。

1 实验

1.1 样品的制备

所需的原料包括：Ca(NO3)2·4H2O，Mn(NO3)2，C6H8O7·H2O，Sm2O3(99.99%)和 Sr(NO3)2，均为分析纯。首先，按化学计量比称量 Ca(NO3)2·4H2O，Mn(NO3)2和C6H8O7·H2O溶于一定量的蒸馏水中，加热搅拌，于50 ℃时得到黄色的透明溶液后，加入一定量的乙二醇，继续升温到80 ℃蒸发溶剂，得到具有一定黏度和流动性的透明溶胶，然后，在120 ℃干燥得到蓬松的干凝胶。……