锌钛掺杂三氧化钨陶瓷的热电性能

热电材料作为一种新型的能源材料，相对于传统的石化材料而言，环境污染较低，是显著的环境友好型材料。热电效应简言之就是热生电的现象，温差产生电势差， 而且热电效应是可逆的， 通常人们利用热电效应来进行热能发电以及制冷。

热电材料主要为氧化物，氧化物热电材料又分为n,ｐ型两种, 对于ｎ型氧化物材料主要是以ZnO 和TiO₂为主，三氧化钨既是一种 n 型半导体材料，也是一种“d⁰”氧化物，这种双重身份使其同时具备诸多特点。为了提升和加强N型氧化物的热电性能，有学者 对WO₃ 陶瓷掺杂TiO₂ 和 ZnO，并专门研究了合成效果。

将分析纯的WO₃、ZnO和TiO₂按照摩尔百分比例混合，在玛瑙罐中加入是适量的酒精利用球磨机机械研磨后，加入4%质量分数的PVA胶水形成混合浆料，放入干燥箱中干燥并细磨造粒，再压成厚度为1mm左右，直径为10mm左右的圆片。然后在高温烧结炉中，烧到300℃排胶，然后用时160mm烧到1100 ℃，空气中保温1小时，从而烧制出ZnO和TiO₂共同掺杂WO₃的陶瓷样品。

研究发现，WO₃陶瓷的电导率会随着掺杂而得到明显的改变，且所有电导率都随着温度的上升而增加。随着TiO₂掺杂浓度的不断提高，样品的电导率会出现一种先变小在变大的趋势。其中可能的原因是在掺杂量较小时生成的第二相为ZnO_0.3WO₃­，但是随着掺杂浓度的增加第二相转变 成为了ZnO_0。06WO₃­，且合成材料的所有元素变经趋势相同，这说明了ZnO和TiO₂共同掺杂WO₃基陶瓷仍为一种ｎ型热电材料，掺杂并没有改变WO₃基陶瓷作为ｎ型热电材料的性质。

总而言之，ZnO和TiO₂金属氧化物掺杂后的WO₃陶瓷的功率因子都得到了提高，这主要归功于它们都分别在不同程度上提高了WO₃陶瓷的电导率。当TiO₂掺杂浓度为2mol时，WO₃陶瓷的电导率提高最为明显，因此其在1023K时，测得了3种过渡金属氧化物掺杂的最大功率因子,实验数据表明，该样品在高温下具有良好的热电性能。

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