1、RBaCo4O7(R = Y、Er等)的低溫合成及電輸運性能研究指導教師：裴健小組成員：覃中正 石英辛 任俊偉主要內(nèi)容立項背景項目簡介特色與創(chuàng)新項目方案經(jīng)費使用情況中期及結(jié)題目標預期進度立項背景隨著世界經(jīng)濟高速發(fā)展，能源環(huán)境問題日益突出，能源短缺使低品位熱能的開發(fā)利用顯得愈發(fā)重要。同時，傳統(tǒng)制冷劑相繼被淘汰，研發(fā)一項性能優(yōu)越、對環(huán)境無害的制冷技術(shù)已成為重要課題。圖片一圖片二立項背景熱電材料一種通過固體內(nèi)部載流子運動來實現(xiàn)熱能和電能直接轉(zhuǎn)換的功能材料，由其制備的熱電器件可捕捉流失的低品位熱能并將其轉(zhuǎn)化為高品位電能。目前具有較高品質(zhì)因子的熱電材料大多是金屬的合金與化合物，將這些材料用于廢熱的熱電發(fā)

2、電等場合會帶來一系列問題（如熔點較低，易分解，不適宜于在氧化環(huán)境中使用）立項背景RBaCo4O7材料的高溫熱電性能較好，是前景甚好的高溫氧化物熱電材料。但目前合成RBaCo4O7 所用的固相法合成溫度高，耗能大且產(chǎn)物形貌尺寸難以調(diào)控。近年研究表明：材料粉體的形貌尺寸、維數(shù)均對材料性能有重要影響，如能調(diào)控RBaCo4O7微觀形貌，必能進一步提高其電學性能和電化學性能。立項背景基于以上考慮，本實驗致力于采用熔鹽法和溶膠-凝膠法結(jié)合高壓靜電紡絲技術(shù)在較低溫度下制備形貌優(yōu)異、高性能的低維納米/亞微米級RBaCo4O7，。通過調(diào)試不同的稀土元素，研究該材料形貌、結(jié)構(gòu)、維數(shù)與電學性能及電化學性能的關(guān)系，為

3、高性能RBaCo4O7材料的制備和應用提供理論和實驗依據(jù)。項目實施方案(1) 采用熔鹽法合成具有納米/亞微米級RBaCo4O7粉體，研究熔鹽體系、合成溫度、合成時間等工藝參數(shù)對RBaCo4O7粉體純度及形貌的影響；(2) 采用溶膠-凝膠法結(jié)合高壓靜電紡絲技術(shù)合成具有分級結(jié)構(gòu)的一維RBaCo4O7粉體，研究紡絲工藝條件（溶劑配比、溶質(zhì)濃度、紡絲電壓、紡絲速率等）和燒結(jié)工藝條件（燒結(jié)溫度、升溫速率、保溫時間等）對RBaCo4O7晶體結(jié)構(gòu)及形貌的影響，探討其晶體生長機理；(3) 利用XRD、SEM、TEM和HRTEM等手段分析材料相組成、形貌和界面微結(jié)構(gòu)；(4) 對RBaCo4O7材料進行電學性能和

4、電化學性能測試，研究不同稀土元素、粉體形貌對材料電輸運性能的影響。高壓靜電紡絲技術(shù)制備YBaCo4O7粉體的工藝流程圖熔鹽法制備YBaCo4O7材料的工藝流程項目特色與創(chuàng)新(1)創(chuàng)新一： 首次采用熔鹽法制備RBaCo4O7納米/微米級粉體；(2) 創(chuàng)新二：首次采用溶膠-凝膠法結(jié)合高壓靜電紡絲法技術(shù)構(gòu)筑具有分級結(jié)構(gòu)的一維RBaCo4O7納米粉體；(3) 特色：在較低溫度下合成RBaCo4O7粉體并調(diào)控其顆粒尺寸及形貌，研究RBaCo4O7的結(jié)構(gòu)、形貌、維數(shù)對其電輸運性能的影響。預期進度本項目執(zhí)行時限為一年第一階段(2014.4-2014.5) 查閱相關(guān)資料、文獻，準備實驗所需儀器和藥品，完成各項

5、實驗準備工作；第二階段(2014.6-2015.1) 分別采用用熔鹽法和溶膠-凝膠法結(jié)合高壓靜電紡絲法技術(shù)制備納米/微米級及具有一維分級結(jié)構(gòu)的RBaCo4O7粉體，優(yōu)化合成工藝，研究影響其晶體結(jié)構(gòu)、形貌、尺寸的工藝參數(shù)，探討其晶體生長機理；第三階段(2015.2-2015.4) 評價材料的電學性能及電化學性能，分析材料組成-結(jié)構(gòu)-電輸運性能之間關(guān)系；第四階段(2015.5-2015.6) 對前期的工作進行全面、認真地分析總結(jié)，撰寫結(jié)題報告。中期及結(jié)題目標中期預期目標：(1) 確定實驗體系，采用熔鹽法合成出RBaCo4O7純相粉體，優(yōu)化工藝參數(shù)，將合成溫度降低100攝氏度以上；(2) 采用溶膠-凝膠法結(jié)合靜電紡絲技術(shù)合成出RBaCo4O7純相粉體，優(yōu)化合成工藝條件，推導其晶體生長機理；(3) 總結(jié)中期實驗成果，撰寫出中期項目報告。結(jié)題預期目標：(1) 制備出納米/微米級RBaCo4O7粉體；(2) 構(gòu)筑出具有分級結(jié)構(gòu)的一維RBaCo4O7粉體；(3) 揭示不同稀土元素、材料的微結(jié)構(gòu)（形貌、尺寸、維數(shù)、分級結(jié)構(gòu)）與材料的電輸運性能之間的關(guān)系；(4) 總結(jié)實驗數(shù)據(jù)，撰寫項目結(jié)題報告，爭取發(fā)表1篇SCI文文章或申請2項國家專利。經(jīng)費使用情況申請經(jīng)費：10000元。預計支出主要項目：(1) 文獻資料費，復印及打印費 500元(