Синтез селенида меди
А.С. Шуваев, аспирант, В.А. Макагонов
Кафедра физики твердого тела
В настоящее время существует необходимость в разработке и создании альтернативных источников энергии. Одним из видов таких источников являются устройства, которые применяют материалы, имеющих ярко выраженный термоэлектрический эффект. На данный момент основным материалом, получившим широкое применение, является теллурид висмута. Однако, он обладает рядом недостатков таких как: высокая стоимость исходного сырья и их неблагоприятное действие на организм человека, невысокая термоэлектрическая добротность. Эти факторы препятствуют его многоцелевому использованию. Поэтому возникает необходимость в создании новых термоэлектрических материалов, обладающими более приемлемыми свойствами. Одним из таких материалов является селенид меди (Cu2Se). К тому же он обладает областью гомогенности ~ 4%, что делает возможным создание градиентного материала на его основе.
Синтез селенида меди проводился в два этапа. На первом этапе проводилось приготовление навесок с последующим их смешиванием в планетарной шаровой мельнице в спиртовой среде.
После смешивания проводился рентгеноструктурный анализ (РСА) полученного порошка (рисунок), который показал, что во время смешивания исходных компонентов прошел механоактивационный синтез с образованием порошка, у которого доминирующей фазой является Cu1.83Se. При этом, на представленной рентгенограмме присутствуют слабые пики, соответствующие Cu и Cu2O. Количественный анализ показал, что содержание Cu1.83Se в полученной шихте составляет 96 %.
|
|
На втором этапе проводился отжиг в вакуумированной кварцевой колбе при температуре 775 К в течение 4 часов с последующим охлаждением вместе с печью. Проведенный рентгеноструктурный анализ показал, что в процессе термообработки прошел синтез Cu2Se (рисунок). На представленной рентгенограмме также видны слабовыраженные пики, соответствующие соединению Cu1.75Se, которое находится на пороге области гомогенности.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 13-08-97533)
УДК 538.9
Механосинтез селенида меди (Cu2Se)
А.С. Шуваев, аспирант
Кафедра физики твердого тела
В настоящее время все большее распространение получают альтернативные источники энергии, основанные на прямом преобразовании тела в электрическую энергию. Одними из таких преобразователей являются термоэлектрические генераторы, работающие на эффекте Зеебека. Однако, широкого применения они не получили в связи с их весьма низкой добротностью (Z), зависящей от трех основных для этого класса преобразователей параметров: электропроводности (σ), термоэдс (S), теплопроводности (χ) и определяемой по формуле Z=(σS2/χ). На данный момент основным материалом для среднетемпературных преобразователей является теллурид висмута (Bi2Te3), но он обладает рядом существенных недостатков, которые делают невозможным его массовое применение, а именно: низкая термоэлектрическая добротность, дороговизна исходного сырья, губительное действие на организм человека. Поэтому возникает необходимость поиска альтернативных материалов обладающих более приемлемыми свойствами. Одним из таких материалов является селенид меди (Cu2Se).
Синтез Cu2Se проводили в планетарной шаровой мельнице в сухой воздушной среде в течение 8 часов. Загрузка барабанов осуществлялось прямой засыпкой исходных компонентов (порошки Cu и «серого» селена), взятых в стехиометрической пропорции. В халцедоновый барабан засыпалось 15 г суммарной навески и 115 г шаров.
Рентгеноструктурный анализ полученного порошка показал, что основное его содержание соответствует фазе Cu1.8Se, которая составляет 98.6 % (рис. 1 (а, б)
Cu2O
Cu1.8Se
Cu1.8Se
а) б)
Рентгенограмма (а) и фазовая диаграмма (б) синтезированного порошка
В полученном порошке также присутствует незначительное количество окиси меди (I), что объясняет недостаток меди в полученном селениде. Нахождение Cu2O в конечной шихте вероятно связано с присутствием ее в исходном сырье из-за нарушений технологии хранения.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 13-08-97533)
УДК 621.315.57:537.312.62