鑭摻雜鈦酸鍶之粉末製備、燒結行為及其塊材熱電性質之研究

Translated title of the thesis: Powder preparation sintering behavior and thermoelectric properties of La-doped strontium titanate
  • 陳 映璉

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

新能源的開發及節能減碳,例如:燃料電池、生質酒精、太陽能及能源轉換等,已經成為現今人類發展的重要議題。熱電材料即為一受到期待的能源轉換方式的材料,熱電材料在溫差發電及熱電致冷方面都具有廣泛的應用價值,其中陶瓷熱電材料具有成本低廉、無毒、無污染等之優點,是深受期待的材料。陶瓷材料中之鈦酸鍶是?能性非常多元的材料,具有介電常數高、介電損耗低、熱穩定性好等之優點,是被期待的熱電材料之一。 本研究旨在製備奈米級鑭摻雜鈦酸鍶粉末,並探討其燒結及熱電性質,以及鑭釔共摻雜對鈦酸鍶燒結之影響。研究結果顯示以水熱法製備之鈦酸鍶粉末,於120℃、6小時即可合成含鑭釔之SrTiO3粉體,其粉體大小約為30 nm。鑭摻雜鈦酸鍶粉體經成形後以1050 ℃於Ar-5 % H2還原氣氛下燒結0 5 h-2 h所成之塊材,其相對密度皆高於90 %。燒結時間為0 5 h 1 h及2 h 之塊材其晶粒大小分別為100 nm 350 nm及500 nm。以1200 ℃於Ar-5 % H2還原氣氛下燒結所成之鑭釔共摻雜之鈦酸鍶塊材,其相對密度皆高於85%。 在鑭摻雜鈦酸鍶塊材的熱電性質方面,1050 ℃燒結0 5 h 之Sr0 94La0 06TiO3塊材有最高的電傳導係數,在400 ℃時其值為159 μS/cm;燒結0 5 h之Sr0 94La0 06TiO3塊材亦擁有最高的Seebeck係數值,於400 ℃時其值為 -380 09 μV/K;最大?率因子於400 ℃時其值為23 03×(10)^(-4) μw?(mK^2 );最小之熱傳導係數為燒結0 5 h者,於量測溫度300 ℃時其值為3 56 W/mK;最高之熱電優值為燒結1 h 之試樣於量測溫度300 ℃時,其值為5 62×(10)^(-8)。 鑭釔共摻雜鈦酸鍶塊材的熱電性質方面,6 % La-2 % Y 摻雜之試樣在量測溫度350 ℃時有最高的電傳導係數,其值為0 104 S/cm;6 % La- 4 % Y摻雜之試樣有有最高的Seebeck係數值,於400 ℃時其值為-295 56 μV/K;最大?率因子為6 % La-2 % Y之試樣於量測溫度400 ℃時其值為0 594 μw?(mK^2 );最小之熱傳導係數為6 % La-4 % Y摻雜者,於量測溫度300 ℃時其值為0 526 W/mK;最高之熱電優值為6 % La-4 % Y摻雜之試樣於量測溫度300 ℃時,其值為3 89×(10)^(-4)。
Date of Award2015 Aug 21
Original languageChinese
SupervisorChii-Shyang Hwang (Supervisor)

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