פרוטוקול לסינתזה ועיבוד של קרמיקה פולי-קריסטלית SrTiO3 מסוממת באופן לא אחיד עם Pr מוצג יחד עם חקירת התכונות התרמו-אלקטריות שלהם.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
במאמר זה
סיכום
תקציר
אנו מדגימים אסטרטגיית סינתזה חדשה להכנת קרמיקה SrTiO3 מסוממת ב-Pr באמצעות שילוב של תגובת מצב מוצק וטכניקות סינטר פלזמה ניצוצות. ניתן להשיג קרמיקה פולי-קריסטלית בעלת מורפולוגיה ייחודית על ידי אופטימיזציה של פרמטרי התהליך, במיוחד קצב חימום סינטר פלזמה ניצוצות. הפאזה והמורפולוגיה של הקרמיקה המסונתזת נחקרו בפירוט באמצעות עקיפה של קרני רנטגן, מיקרו-קופי אלקטרונים סורק וספקטרוסקופיה של קרני רנטגן מפזרות אנרגיה. נצפה כי הגרגירים של קרמיקה SrTiO3 מסוממת בתפזורת שופרו עם גבולות גרגרים עשירים ב-Pr. תכונות הובלה אלקטרוניות ותרמיות נחקרו גם כפונקציה של טמפרטורה וריכוז סימום. מיקרו-מבנה כזה נמצא כגורם לתכונות תרמו-אלקטריות משופרות. באופן ספציפי, זה הביא לשיפור משמעותי בניידות המוביל ובגורם ההספק התרמו-אלקטרי. במקביל, זה גם הוביל להפחתה ניכרת במוליכות התרמית. כתוצאה מכך, הושג שיפור משמעותי (> 30%) בנתון התרמו-אלקטרי של הכשרון עבור כל טווח הטמפרטורות על פני כל הערכים המקסימליים שדווחו בעבר עבור קרמיקה מבוססת SrTiO3. סינתזה זו מדגימה את השלבים להכנת קרמיקה פולי-קריסטלית בתפזורת של SrTiO3 מסומם באופן לא אחיד.
מבוא
thermoelectrics תחמוצת הוצג להיות מועמדים מבטיחים עבור יישומים ותרמית בטמפרטורה גבוהה, מפרספקטיבות יציבות ועלות לנכסי תחבורה אלקטרוניות. בין thermoelectrics תחמוצת מסוג n, titanate מסומם מאוד סטרונציום (STO) משך תשומת לב רבה בשל התכונות אלקטרוניות המעניינות שלה. עם זאת, מוליכות תרמית כוללת גדולות (κ ~ W 12 מ '-1 K -1 ב 300 K לגבישים יחידים) 1 וניידות נמוך מוביל (μ ~ 6 סנטימטר 2 V -1 שניות -1 ב 300 K לגבישים יחידים) 1 להשפיע לרעה על ביצועים והתרמית שהוערך על ידי דמות ממדים של הכשרון, ZT = α 2 σT / κ, שבו α הוא מקדם Seebeck, σ המוליכות חשמ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. הכנת SrTiO 3 אבקה מסוממת-PR
- כדי להכין 10 גרם של אבקת Sr 0.95 Pr 0.05 Tio 3, לשקול את כמויות stoichiometric של SrCO אבקה 3 (7.53407 ז), הדוד nanopowder 2 (4.28983 ז), וPr 2 O 3 גוש sintered (.44299 ז) הבא התגובה עבור x = 0.05:
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
דפוסי diffractions רנטגן נאספו לאבקות כ- מוכנות וקרמיקה בתפזורת המתאימה כפונקציה של יחסי הציבור-תוכן (איור 1) כדי לחקור את ההשפעה של יחסי ציבור סימום בSrTiO 3 סריג, מסיסות של יחסי הציבור בSrTiO 3 והיווצרות של שלב המשני (ים). הדפוסים לאשר את הקמתה של SrTiO 3 שלב בכל האבקות כ- מוכנות שבו יכולה להיות צמודות להשתקפויות סריג מעוקב עם קבוצת המרחב (איור 1 א). השינוי מונוטונית בפרמטר הסריג הצמוד מ= 3.906 עבור x = 0 (undope.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
בפרוטוקול זה, יש לנו הציג את הצעדים של אסטרטגית הסינתזה על מנת להכין בהצלחה 3 קרמיקה מסומם Pr SrTiO polycrystalline התפזורת מציגה תכונות אלקטרוניות וחימום משופרים. השלבים העיקריים של הפרוטוקול כוללים הסינתזה של המצב המוצק של SrTiO 3 האבקה מסוממת באוויר בלחץ אטמוספרי ויתרון (ii) לוקח את היכולות של טכניקת sintering ניצוץ הפלזמה (i) לdensify אבקה כ- מוכנה לגבוה צפיפות קרמיקה בתפזורת ובה בעת לסמים נוספת את גבולות הגרעין של המדגם עם Pr. זה היה הראה כי על ידי ייחוס.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
למחברים אין מה לחשוף.
תודות
המחברים מבקשים להכיר במענק שיתוף הפעולה התחרותי ביוזמת הפקולטה (FIC) מ-KAUST.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| SrCO3 אבקה, 99.9% | Sigma Aldrich | 472018 | |
| TiO2 Nanopowder, 99.5% | Sigma Aldrich | 718467 | |
| Pr2O3 גושים מסונטרים, 99.9% | Alfa Aesar | 35663 | |
| סינטר פלזמה ניצוץ | Dr. Sinter Lab | SPS-515S | |
| מערכת מדידת התנגדות/מקדם Seebeck | Ulvac-Riko | ZEM-2 | |
| מערכת מדידת דיפוזיביות תרמית הבזק לייזר | Netzsch | LFA-457 | |
| (DSC) | Netzsch | 404C Pegasus | |
| מערכת מדידת מאפיינים פיזיים (PPMS) | עיצוב קוונטי | ||
| מיקרוסקופ אלקטרונים לסריקת פליטת שדה (FE-SEM) | היטאצ'י | SU-6600 | |
| ספקטרוסקופיה של קרני רנטגן מפזרת אנרגיה (EDS) | Oxford Instruments | ||
| דיפרקטומטר רנטגן | Rigaku | Ultima IV | |
| ציפוי ספסל | דנטון שולחן ואקום | II | |
| יהלום מסור גלגלים | סאות' ביי |
מקורות
- Ohta, S., Nomura, T., Ohta, H., Koumoto, K. High-temperature Carrier Transport and Thermoelectric Properties of Heavily La-or Nb-doped SrTiO3 Single Crystals. J. Appl. Phys. 97, (2005).
- Wang, H. C., et al. ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
