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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760540/
• 关键词: 熱電変換材料; 金属微粒子; メカニカルグラインディング; 溶液処理; ゼーベック係数; 電気抵抗率; 熱伝導率; クエン酸錯体法; c軸配向度; 出力因子; 微細組織; 加圧焼結法

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.

Scattered Na_xCo_2O_4 へ の Ag に お け る performance working up fruit に つ い て 検 line for を っ た. Ag scattered す る こ と に よ り, electric 気 を に significantly low resistance rate reduction で き る, ゼ ー ベ ッ ク coefficient は big き く reduce す る こ と な く, そ の results, large output factor を き く upward さ せ る こ と が may で あ る こ と が わ か っ た . し か し な が ら large heat 伝 conductivity の き い Ag を scattered さ せ る こ と に よ り, all の 伝 heat conductivity が rise す る た め, こ れ が performance up の hinder げ と な る こ と が Ming ら か と な っ た. Usually の solid instead 応 や ク エ ン acid misprinted で は, Ag grain degree of 10 microns が の bulky grain と し て Na_xCo_2O_4 mother phase composite に さ れ て お り, Ag with fine grain を に scattered さ せ る こ と で フ ォ ノ ン scattered を め, low thermal 伝 conductivity の を reduction 図 っ た. ま ず, ク エ ン acid misprinted に よ り synthetic さ れ た Na_xC O_2O_4 駆 body powder に 1 mu m degree before の Ag powder mixed を し, メ カ ニ カ ル グ ラ イ ン デ ィ ン グ 処 Richard を shi し た. 処 の composite powder after Richard で は, Ag grains は 1-2 microns と imperceptible に scattered し て い た も の の, 焼 knot に grain growth in を up こ し, final に は around 10 microns と な り, purpose と し た fine decentralization が difficult で あ る こ と が わ か っ た. そ こ で, よ り layer の imperceptible diversify を be presently さ せ る た め, Ag イ オ ン を containing む in aqueous solution に Na_xCo_2O_4 駆 を mixed powder body, before 撹 mix し, そ の after drying さ せ る こ と に よ っ て Na_xCo_2O_4 superfine powder surface に に Ag grains を precipitation さ せ る こ と を try み た. そ の results, Na_xCo_2O_4 powder surface に は tens of nm の き わ め て imperceptible な Ag grains が precipitation す る こ と が わ Youdaoplaceholder0 った. Side, そ の ほ か に も particle surface に き わ め て thin く で は あ る も の の, hiroo く Ag precipitate phase が membrane に す る こ と も confirm さ れ た. こ の composite powder を 焼 knot し た results, Ag particles は 5-8 microns と, 従 to sample よ り は や や ultra-micronization model.the し た も の の, the し い imperceptible diversify は で き な か っ た. Side, Ag phase に は Co が 検 out さ れ, parent phase と の anti 応 も see ら れ た. こ れ に cause し て セ ー ベ ッ ク coefficient が Ag without adding sample を り last time, the performance index of と し て は Ag add に よ り upward す る results と な っ た.

项目成果

Mikio Ito, Tomoya Nagira, Daisuko Furumoto, Yoshimitsu Oda, Shigeta Hara: "Synthesis of Na_xCo_2O_4 Thermoelectric Oxide with Crystallographic Anisotropy by Chemical Solution Process"Science and Technology of Advanced Materials. Vol.5. 125-131 (2004)

Mikio Ito、Tomoya Nagira、Daisuko Furumoto、Yoshimitsu Oda、Shigeta Hara：“化学溶液法合成具有晶体各向异性的Na_xCo_2O_4热电氧化物”先进材料科学与技术。

Effect of Partial Substitutions of Rare-earth Metals for Na-site on the Thermoelectric Properties of Na_xCo_2O_4 Prepared by the Polymerized Complex Method

稀土金属部分取代Na位对聚合络合法制备Na_xCo_2O_4热电性能的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Materials Transactions Vol.45, No.4
• 作者: Tomoya Nagira;Mikio Ito;Shigeta Hara
• 通讯作者: Shigeta Hara

Effects of Y_2O_3 and Y Addition on Thermoelectric Properties of β-FeSi_2 Synthesized by Mechanical Alloying and Hot Pressing

Y_2O_3和Y添加对机械合金化热压合成β-FeSi_2热电性能的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Materials Transactions Vol.45, No.9
• 作者: Mikio Ito;Tomoyuki Tada;Shigeta Hara
• 通讯作者: Shigeta Hara

Shigeru Katsuyama, Yoshiki Takagi, Mikio Ito, Shigeta Hara: "Microscopic Structure and Thermoelectric Properties of ZnO Ceramics with Various Added Elements Prepared by the Polymerized Complex Method"Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metal

Shigeru Katsuyama、Yoshiki Takagi、Mikio Ito、Shigeta Hara：“聚合复合法制备的各种添加元素的 ZnO 陶瓷的微观结构和热电性能”日本粉末及粉末金属学会会刊

Effect of substitution for Ni by Co and/or Cu on the thermoelectric properties of half-Heusler ZrNiSn

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2004.02.061
• 发表时间: 2004-12-28
• 期刊: JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
• 影响因子: 6.2
• 作者: Katsuyama, S;Matsushima, H;Ito, M
• 通讯作者: Ito, M