铁-镍双掺杂方钴矿的合成与热电性能

李雨¹，马雷强¹，郑睿¹，雷鹰^1,2,3，江孝武¹，谷峻¹，万润东⁴

1. 安徽工业大学2. 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室3. 香港城市大学4. 昆明理工大学

摘 要：采用微波加热合成结合放电等离子体烧结制备了铁-镍双掺杂方钴矿Co_3.8-xFe_xNi_0.2Sb₁₂ （x=0.05, 0.10, 0.15, 0.20）块体材料,并对其物相组成、晶粒尺寸、元素分布、热电性能等进行了系统研究。X射线衍射分析表明,样品X射线衍射峰与单相CoSb₃相符;场发射扫描电镜分析表明,样品晶粒尺寸为1～3μm、平均尺寸为1～2μm,各元素均匀分布;电性能分析表明,Ni/Fe双掺杂对电输运性能有进一步改善,最高功率因子为2.667×10³μW·（m·K²）^-1;热性能分析表明,Fe掺杂对晶格热导率影响较小,晶格热导率与晶粒尺寸有关,主要热输运机制为晶界散射,Co_3.65Fe_0.15Ni_0.2Sb₁₂的最小晶格热导率为2.8 W·（m·K）^-1。Co_3.7Fe_0.1Ni_0.2Sb₁₂在773 K获得最大热电优值0.50,显著高于传统方法制备的Ni/Fe单掺杂或者双掺杂样品。

关键词：方钴矿;微波合成;掺杂;电性能;热电优值;