李树艳，金应荣，冯宁博，鄢 健，陈显涛



La掺杂对Ca3-xLaCo3.9Cu0.1O9+δ/Bi2Ca2Co1.9Cu0.1O复合热电材料的性能优化研究

李树艳，金应荣，冯宁博，鄢 健，陈显涛

（西华大学 材料科学与工程学院，四川 成都 610054）

采用助溶剂法和固相反应法分别合成Ca3-xLaCo3.9Cu0.1O9+δ(0≤≤0.16)和Bi2Ca2Co1.9Cu0.1O陶瓷粉体，通过热压烧结制备Ca3–xLaCo3.9Cu0.1O9+δ/Bi2Ca2Co1.9Cu0.1O复合热电材料，研究了La掺杂对复合热电材料的微观结构、物相组成和热电性能的影响。结果表明：La掺杂复合热电材料的XRD谱与标准JCPDS卡保持一致，没有引进新的杂质；La掺杂样品的电导率和Seebeck系数同时增加，功率因子得到显著提高。在973 K时，Ca2.92La0.08Co3.9Cu0.1O9+δ/Bi2Ca2Co1.9Cu0.1O样品的功率因子达到4.477×10–4W·m–1·K–2。

La掺杂；Ca3Co4O9+δ；Bi2Ca2Co2O；Seebeck系数；电阻率；功率因子

热电材料是一种可实现热能和电能直接转换的功能材料，其性能一般用无量纲ZT[1]优值衡量：ZT2/()，其中为热电材料的Seebeck系数，为热力学温度，为电阻率，为热导率，2/为材料的功率因子PF。ZT值越大，材料的热电性能越好。所以想要获得优异的热电性能，其Seebeck系数应尽可能大，而电阻率和热导率要尽可能小。

目前热电材料主要包括合金热电材料、方钴矿热电材料、Zn4Sb3热电材料、氧化物热电材料等[2]。与其他热电材料相比，氧化物热电材料的ZT值虽然较低，但其高温稳定性好，在600~1000 K条件下具有较大的应用潜力。氧化物热电材料包括：(1) Co基氧化物热电材料，如Ca3Co4O9[3]、NaCo2O4[4]、Bi2Ca2Co2O[5]、Bi2Ba2Co2O[6]、Bi2Sr2Co2O[7]等；(2) 钙钛矿型热电材料，如CaTiO3[8]、SrTiO3[8]、BaTiO3[8]等；(3) 透明导电氧化物热电材料，如ZnO[9]基热电材料、SnO2[10]基热电材料、In2O3[11]基热电材料等。Ca3Co4O9基热电材料与其他传统热电材料相比，其热电性能较低，因此，如何提高Ca3Co4O9基热电材料热电性能成为目前研究的热点之一。……