Купить (120 RUB)
|сгенерировать QR код
Открытый доступ
Доступ платный или только для Подписчиков
Применение CFD моделирования при поиске энергоэффективной системы вентиляции производственного помещения
https://doi.org/10.15518/isjaee.2023.05.021-031
Аннотация
Порошкообразные термоэлектрические материалы Bi2-xHoxTe2,7Se0,3 (x = 0; 0,001; 0,0025; 0,005) получали методом сольвотермального синтеза. Показана возможность получения наноматериалов на основе теллурида висмута, легированного гольмием. Изучено влияние концентрации гольмия на параметры кристаллической решетки, морфологию и средний размер синтезируемых частиц. Методом искрового плазменного спекания были получены объемные материалы Bi2-xHoxTe2,7Se0,3. Все полученные образцы были текстурированы, кристаллографическая ось текстуры (0 0 l), направлена параллельно направлению приложение давления в процессе компактирования. Развитие текстуры подтверждается сканирующей электронной микроскопией и рентгенофазовым анализом. Зерна в текстурированных образцах образуют упорядоченную пластинчатую структуру, а пластинчатые листы лежат в плоскости, перпендикулярной направлению прессования. Увеличение концентрации гольмия приводит к увеличению степени текстурирования. Были изучены термоэлектрические свойства объемных материалов Bi2-xHoxTe2,7Se0,3.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках гранта № 21-73-00199, с использованием оборудования Центра коллективного пользования научным оборудованием «Технологии и материалы» НИУ «БелГУ».
Об авторах
М. Н. Япрынцев
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, НИУ «БелГУ»
Россия
Россия
Максим Николаевич Япрынцев - к.ф.-м.н., доцент кафедры материаловедения и нанотехнологий
308015 Белгород ул. Победы 85
О. Н. Иванов
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, НИУ «БелГУ»
Россия
Россия
Олег Николаевич Иванов - д.ф.-м.н., профессор кафедры материаловедения и нанотехнологий
308015 Белгород ул. Победы 85
Список литературы
1. . Bell L. E. Cooling, heating, generating power, and recovering waste heat with thermoelectric systems //Science. – 2008. – Т. 321. – №. 5895. – С. 1457-1461. DOI: 10.1126/science.1158899.
2. . Xu T. et al. High Power Factor and Thermoelectric Figure of Merit in Sb2Si2Te6 through Synergetic Effect of Ca Doping //Chemistry of Materials. – 2021. – Т. 33. – №. 20. – С. 8097-8105. DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c02895.
3. . Ghosh T . e t a l. H igh-performance thermoelectric energy conversion: A tale of atomic ordering in agsbte2 //ACS Energy Letters. – 2021. – Т. 6. – №. 8. – С. 2825-2837. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01184.
4. . Parashchuk T. et al. High thermoelectric performance of p-type PbTe enabled by the synergy of resonance scattering and lattice softening //ACS Applied Materials & Interfaces. – 2021. – Т. 13. – №. 41. – С. 49027-49042. DOI: 10.1021/acsami.1c14236.
5. . Chandra S ., D utta P ., B iswas K . High-Performance Thermoelectrics Based on Solution-Grown SnSe Nanostructures //ACS nano. – 2021. – Т. 16. – №. 1. – С. 7-14. DOI: 10.1021/acsnano.1c10584.
6. . Yaprintsev M., Vasil’ev A., Ivanov O. Thermoelectric properties of the textured Bi1.9Gd0.1Te3 compounds spark-plasma-sintered at various temperatures //Journal of the European Ceramic Society. – 2020. – Т. 40. – №. 3. – С. 742-750. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.028.
7. . Li S. et al. Rare Earth Element Doping Introduces Pores to Improve Thermoelectric Properties of p- Type Bi0.46Sb1.54Te3 //ACS Applied Energy Materials. – 2021. – Т. 4. – №. 9. – С. 9751-9757. DOI: 10.1021/acsaem.1c01830.
8. . Wu F. et al. Thermoelectric properties of rare earth-doped n-type Bi2Se0.3Te2.7 nanocomposites //Bulletin of Materials Science. – 2014. – Т. 37. – С. 1007-1012. DOI: 10.1007/s12034-014-0038-x.
9. . Yaprintsev M., Vasil’ev A., Ivanov O. Sintering temperature effect on thermoelectric properties and microstructure of the grained Bi1.9Gd0.1Te3 compound //Journal of the European Ceramic Society. – 2019. – Т. 39. – №. 4. – С. 1193-1205. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2018.12.041.
10. . Ansermet J. P., Brechet S. D. Magnetic contribution to the Seebeck effect //Entropy. – 2018. – Т. 20. – №. 12. – С. 912. DOI: 10.3390/e20120912.
11. . Ivanov O., Yaprintsev M. Mechanisms of thermoelectric efficiency enhancement in Lu-doped Bi2Te3 //Materials Research Express. – 2018. – Т. 5. – №. 1. – С. 015905. DOI: 10.1088/2053-1591/aaa265.
12. . Li Z. et al. Defect chemistry for thermoelectric materials //Journal of the American Chemical Society. – 2016. – Т. 138. – №. 45. – С. 14810-14819. DOI: 10.1021/jacs.6b08748.
13. . Vasil'ev A. et al. Anisotropic thermoelectric properties of Bi1.9Lu0.1Te2.7Se0.3 textured via spark plasma sintering //Solid State Sciences. – 2018. – Т. 84. – С. 28-43. DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2018.08.004.
14. . Zhang G. et al. Solvothermal synthesis of V−VI binary and ternary hexagonal platelets: the oriented attachment mechanism //Crystal Growth and Design. – 2009. – Т. 9. – №. 1. – С. 145-150. DOI: 10.1021/cg7012528.
15. . Wang W. et al. High-yield synthesis of singlecrystalline antimony telluride hexagonal nanoplates using a solvothermal approach //Journal of the American Chemical Society. – 2005. – Т. 127. – №. 40. – С. 13792-13793. DOI: 10.1021/ja054861p.
16. . Min Y. et al. Synthesis of multishell nanoplates by consecutive epitaxial growth of Bi2Se3 and Bi2Te3 nanoplates and enhanced thermoelectric properties //ACS nano. – 2015. – Т. 9. – №. 7. – С. 6843-6853. DOI: 10.1021/nn507250r.
17. . Yaprintsev M. et al. Interconnected effects of Sm-doping on grain structure and transport properties of the textured Bi2-xSmxTe2.7Se0.3 compounds //Journal of Solid State Chemistry. – 2022. – Т. 312. – С. 123176. DOI: 10.1016/j.jssc.2022.123176.
18. . Yaprintsev M., Vasil’ev A., Ivanov O. Preparation and characterization of nonstoichiometric Tedeficient and Te-rich thermoelectric Bi2-xGdxTe3±y compounds //Journal of Alloys and Compounds. – 2022. – Т. 900. – С. 163516. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.163516.
19. . Yaprintsev M. et al. Effect of Sm-doping on microstructure and thermoelectric properties of textured n-type Bi2Te2.7Se0.3 compound due to change in ionic bonding fraction //Journal of Solid State Chemistry. – 2021. – Т. 297. – С. 122047. DOI: 10.1016/j.jssc.2021.122047
20. . Yaprintsev M., Ivanov O., Vasil'ev A. Interconnected effects of direct Gd doping and accompanying indirect Te-stoichiometry destroying on the thermoelectric properties of Te-rich Bi2-xGdxTe3+y compounds //Journal of Solid State Chemistry. – 2022. – Т. 308. – С. 122945. DOI: 10.1016/j.jssc.2022.122945.
21. . Ivanov O., Yaprintsev M., Vasil’ev A. Anisotropy of the grain size effect on the electrical resistivity of n-type Bi1.9Gd0.1Te3 thermoelectric textured by spark plasma sintering //Journal of the European Ceramic Society. – 2020. – Т. 40. – №. 9. – С. 3431-3436. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.03.048.
22. . Ivanov O., Yaprintsev M., Vasil’ev A. Comparative analysis of the thermoelectric properties of the non-textured and textured Bi1.9Gd0.1Te3 compounds //Journal of Solid State Chemistry. – 2020. – Т. 290. – С. 121559. DOI: 10.1016/j.jssc.2020.121559.
23. . Wu F., Shi W., Hu X. Preparation and thermoelectric properties of flower-like nanoparticles of Ce- Doped Bi2Te3 //Electronic Materials Letters. – 2015. – Т. 11. – С. 127-132. DOI: 10.1007/s13391-014-4139-x.
24. . Yaprintsev M. et al. Effects of Lu and Tm Doping on Thermoelectric Properties of Bi2Te3 Compound //Journal of Electronic Materials. – 2018. – Т. 47. – С. 1362-1370. DOI: 10.1007/s11664-017-5940-8.
25. . Yang J. et al. Thermoelectrical properties of lutetium-doped Bi2Te3 bulk samples prepared from flowerlike nanopowders //Journal of Alloys and Compounds. – 2015. – Т. 619. – С. 401-405. DOI: 10.1016/j.jallcom.2014.09.024.
26. . Ji X. H. et al. Synthesis and properties of rare earth containing Bi2Te3 based thermoelectric alloys //Journal of alloys and compounds. – 2005. – Т. 387. – №. 1-2. – С. 282-286. DOI: 10.1016/j.jallcom.2004.06.047.
27. . Zhou C., Li L. Electronic structures and thermoelectric properties of La or Ce-doped Bi2Te3 alloys from first principles calculations //Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2015. – Т. 85. – С. 239-244. DOI: 10.1016/j.jpcs.2015.05.021.
28. . Kim H. S. et al. Characterization of Lorenz number with Seebeck coefficient measurement //APL materials. – 2015. – Т. 3. – №. 4. – С. 041506. DOI: 10.1063/1.4908244.
29. . Lukas K . C . et al. T ransport p roperties of Ni, Co, Fe, Mn doped Cu0.01Bi2Te2.7Se0.3 for thermoelectric device applications //Journal of Applied Physics. – 2012. – Т. 112. – №. 5. – С. 054509. DOI: 10.1063/1.4749806.
30. . Wang S. et al. Conductivity-limiting bipolar thermal conductivity in semiconductors //Scientific reports. – 2015. – Т. 5. – №. 1. – С. 1-9. DOI: 10.1038/srep10136.
Рецензия
Для цитирования:
Япрынцев М.Н., Иванов О.Н. Применение CFD моделирования при поиске энергоэффективной системы вентиляции производственного помещения. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2023;(5):21-31. https://doi.org/10.15518/isjaee.2023.05.021-031
For citation:
Yapryntsev M.N., Ivanov O.N. Synthesis, structure and thermoelectric properties of holmium-doped nanomaterials based on bismuth telluride. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2023;(5):21-31. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2023.05.021-031
Просмотров:
177
Послать статью по эл. почте 