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热电材料能够实现热能和电能的直接转化,在温差发电和热电制冷领域有很高的应用价值。笼状结构的Ba8Ga14Ge32、CoSb3化合物具有声子玻璃-电子晶体(PGEC)的特征,是一类重要的热电材料。在制备这类材料的过程中引入压力,能够有效调控合成反应的生成焓,加快反应速度,改善材料的热电性能。此外,层状结构的BiCuSeO是近年来备受关注的新型热电材料,高压条件下的合成有待进一步调查。本文针对这两类材料的高压合成和热电性能展开研究。 探索了Ba8Ni0.1Zn0.54Ga13.8Ge31.56笼状化合物的高压合成工艺。采用高压合成结合法制备了Ba8-xYbxNi0.1Zn0.54Ga13.8Ge31.56样品,分析测试了合成样品的结构和热电性能。研究发现:样品具有Ba8Ga14Ge32笼状化合物的晶体结构,Yb取代了笼子中的Ba;Yb取代Ba的样品,电输运性能得到改善,晶格热导率降低;x=0.3的样品中存在微量的Yb2O3,能够进一步降低热导率,该样品的ZT值在900K时达到了0.91。 研究了稀土元素La填充CoSb3材料的高压合成。采用高压合成法制备了单相的LaxCo4Sb12样品,分析了合成样品的结构和热电性能。高压合成的LaxCo4Sb12样品,La的最大填充分数达到0.29,与常压下制备的样品相比,提高了30%左右。较高的La填充分数不仅改善了材料的电输运性能,还进一步降低了样品的热导率。La0.29Co4Sb12样品的功率因子峰值达到了4630μWm-1K-2,ZT值在863K时达到了1.06。 探索了BiCuSeO层状化合物的高压合成工艺。研究发现,高压合成法能够在较短的时间内合成出单相的BiCuSeO化合物。采用高压合成法制备了Pb元素掺杂的Bi1-xPbxCuSeO化合物,分析测试了样品的结构和热电性能。Pb掺杂显著改善了样品的电输运性能,Bi0.95Pb0.05CuSeO在整个测试温度范围内都具有较高的功率因子,样品的ZT值在823 K时达到了0.86。此外,研究了SPS烧结的Bi0.95Pb0.05CuSeO层状化合物的取向性及其对热电性能的影响,发现SPS多晶样品的ab面倾向于沿垂直烧结压力方向取向,样品在垂直于烧结压力方向具有更好的电输运性能,热导率也较高。 采用高压合成法制备了Li掺杂的Bi1-xLixCuSeO化合物,分析测试了合成样品的结构和热电性能。碱金属Li掺杂能够有效调节材料的载流子浓度,改善材料的电输运性能;掺杂引入的点缺陷降低了样品的晶格热导率。Bi0.925Li0.075CuSeO样品的ZT值在873K时达到了0.75。