Представлен протокол синтеза и обработки поликристаллической керамики SrTiO3, легированной неравномерно Pr, а также исследование их термоэлектрических свойств.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Синтез неравномерно Пр-легированного SrTiO
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Мы демонстрируем новую стратегию синтеза для получения керамики SrTiO3, легированной Pr, с помощью комбинации методов твердофазной реакции и искрового плазменного спекания. Поликристаллическая керамика, обладающая уникальной морфологией, может быть получена за счет оптимизации параметров процесса, в частности скорости нагрева искровой плазмы. Фаза и морфология синтезированной керамики были детально исследованы с помощью рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микрокопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Было замечено, что зерна этой объемной Pr-легированной керамики SrTiO3 были усилены границами зерен, обогащенных Pr. Также были исследованы свойства электронного и теплового переноса в зависимости от температуры и концентрации легирующих веществ. Было обнаружено, что такая микроструктура приводит к улучшению термоэлектрических свойств. В частности, это привело к значительному улучшению мобильности носителя и коэффициента термоэлектрической мощности. В то же время это привело к заметному снижению теплопроводности. В результате достигнуто значительное улучшение (> на 30%) термоэлектрической добротности для всего температурного диапазона по всем ранее зарегистрированным максимальным значениям для керамики на основе SrTiO3. В данном синтезе демонстрируются этапы получения объемной поликристаллической керамики из неравномерно легированного Pr-хроматом SrTiO3.
Введение
Оксид термоэлектрики было показано, что перспективными кандидатами для высокотемпературных термоэлектрических приложений, из устойчивости и стоимости перспективы в электронных свойств транспорта. Среди оксидных термоэлектрических п-типа, высокопримесная титаната стронция (STO) привлек много внимания из-за его интригующих электронных свойств. Тем не менее, большая общая теплопроводность (κ ~ 12 Вт м -1 К -1 при 300 К для монокристаллов) 1 и низкой подвижности носителей (μ ~ 6 см 2 В -1 с -1 при 300 К для монокристаллов) 1 отрицательно влиять на производительность термоэлектрический который оц....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Подготовка Пр-легированного SrTiO 3 порошок
- Для того чтобы приготовить 10 г Sr 0,95 Pr 0,05 TiO 3 порошка взвешивают стехиометрических количеств SrCO 3 порошка (7,53407 г), нанопорошка TiO 2 (4,28983 г) и Pr 2 O 3 спеченный комок (0,44299 г) после реакции для х = 0,05:
- Измельчить взвешенные Pr 2 O 3 спеченных комков в мелких частиц с использованием....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Рентгеновские дифракции модели были собраны для, как подготовленных порошков и соответствующих объемных керамики в зависимости от Pr-контента (рисунок 1) для того, чтобы изучить влияние Pr-легирования на SrTiO 3 решетку, растворимость Pr в SrTiO 3 и формирование вторичной фазы (ов). Модели подтвердить образование SrTiO 3 фазы во всех, как подготовленных порошков, где отражения могут быть проиндексированы в кубической решетке с пространственной группой (рис 1А).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
В этом протоколе, мы представили этапы стратегии синтеза для того, чтобы успешно подготовить основная поликристаллических PR-легированного SrTiO 3 керамику, обладающие улучшенными электронные и термоэлектрические свойства. Основные этапы протокола включают (I) твердотельный синтез легированного SrTiO 3 порошка в воздухе при атмосферном давлении и (II) Воспользовавшись возможностями техники искры плазмы спекания для уплотнения, как подготовленный порошок в высоко- насыпная плотность керамики и в то .......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Авторы выражают признательность за грант KAUST на конкурсной основе, инициируемый факультетом (FIC).
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Порошок SrCO3, 99,9% | Sigma Aldrich | 472018 | |
| TiO2 нанопорошок, 99,5% | Sigma Aldrich | 718467 | |
| Pr2O3 Спеченные комки, 99,9% | Alfa Aesar | 35663 | |
| Искровое плазменное спекание | Dr. Sinter Lab | SPS-515S | |
| Система измерения удельного сопротивления/коэффициента Зеебека | Ulvac-Riko | ЗЭМ-2 | |
| Лазерная вспышка Система измерения термодиффузии | Netzsch | LFA-457 Микровспышка | |
| Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) Система | Netzsch | 404C Pegasus | |
| Система измерения физических свойств (PPMS) | Квантовое проектирование | ||
| Полевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп (FE-SEM) | Hitachi | SU-6600Oxford | |
| Instruments | |||
| Рентгеновский дифрактометр | Rigaku | Ultima IV | |
| Настольный распылитель для нанесения покрытий | Denton Vacuum | Desk II | |
| Diamond Колесная пила | South Bay Technology |
Ссылки
- 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. ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
