Ca2Co2O5氧化物热电陶瓷材料的制备研究
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摘 要：本文通过溶胶-凝胶法和固相合成法两种方法研究Ca2Co2O5氧化物热电陶瓷材料的制备过程。湿法制备前驱体粉，以Ca（NO3）2>4H2O和Co（NO3）2>6H2O为原料，纯净水为溶剂，柠檬酸为络合剂。采用溶胶-凝胶法制备Ca2Co2O5粉末，以CaO和Co3O4为原料，采用固相合成法制备Ca2Co2O5粉末，采用常压烧结的方法，在1000℃、950℃、900℃三种温度下进行烧结，并利用TG-DSC、XRD、SEM等手段对Ca2Co2O5的热分解过程，物相组成和形貌进行表征。结果表明：干粉800℃热处理，湿法950℃烧结时，块体呈现致密的片层结构，相组成成分纯度高[1～3]。
关键词：溶胶凝胶法；固相混合；致密度；Ca2Co2O5粉末
1 引言
随着工业化进程的加快，全球性环境恶化和能源危机正严重威胁着社会的长期稳定发展，人们迫切需要寻找新型绿色能源取代传统化石燃料，热电材料引起了研究者们的广泛关注。热电材料是一种先进的能量转换材料，通过载流子的移动能静态地进行热能与电能的相互转换[4]。利用热电材料制备的发电器、致冷器、传感器等元件具有体积小、重量轻、结构简单、无化学反应、无介质泄漏、无噪音、无磨损、移动方便、使用寿命长等优点，已应用于军事、航天等高科技领域，在废热发电、医学恒温、小功率电源、微型传感等民用领域也有着广泛的应用。Ca-Co-O体系氧化物热电材料由于具有较高的电导率和较大的Seebeck系数，以及使用温度区间广、耐腐蚀、抗氧化、无毒性等特点受到了广泛关注[5]。
制备Ca-Co-O系氧化物陶瓷材料的方法有很多，本文采用溶胶-凝胶法和固相反应法制备出了三种Ca-Co-O体系氧化物热电陶瓷，再利用脉冲激光沉积技术（PLD）选择合适的陶瓷靶材在不同衬底上制备出Ca-Co-O体系氧化物热电薄膜，为Ca-Co-O体系氧化物热电材料的热电性能的提高开辟了一条新的途径。
2 实验材料和实验方法
2.1 实验材料
实验选用硝酸钴、硝酸钙、柠檬酸、无水乙醇、四氧化三钴、氧化钙以及聚乙烯醇等试剂为原材料，其纯度及生产厂家如表1所示。
2.2 实验方法
2.2.1 溶胶凝胶法（Sol-Gel）制备Ca2Co2O5氧化物陶瓷
溶胶-凝胶法是一种湿式化学方法。其化学反应通常分为两步：第一步为前驱体反应物的水解过...
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