晶体材料国家重点实验室研究取得新进展
发布日期：2013年08月21日 09:41 点击次数：
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近日，山东大学晶体材料国家重点实验室夏盛清教授与陶绪堂教授密切合作，发现了一个全新的复杂Zintl相体系: Ca1-xRExAg1-ySb (RE = La, Ce, Pr, Nd, Sm)。其中，含Ce的系列化合物Ca1-xCexAg1-ySb经过结构优化，获得了优异的高温热电性能(zT～0.7, 1079K)。理论计算表明，在Ca2+阳离子位置引入RE3+稀土离子后，由于尺寸和电子效应，导致[AgSb]阴离子网格的层间作用削弱，层内作用增强，电子能带结构由原先的金属特性转变为窄带半导体特征，从而热电功率因子显著提升；同时，由于Zintl相化合物的特殊电子效应，其晶体结构中含有大量的无序和缺陷，确保了材料具有较低的热导率。相应的成果以全文形式发表于2013年美国化学会旗舰期刊。
热电材料是指特殊的一类半导体材料，利用其Seebeck和Peltier效应，可以实现热能和电能之间的相互转换，这一物理特性使它们在军事和航天领域具有非常重要的应用。近年来随着全球能源危机日趋严重，热电材料的研究获得了广泛的重视。利用热电材料将废热转化为可利用电能，可大幅度提升能源使用效率，在节能减排方面可以发挥关键性作用。目前限制热电材料大规模应用的根本原因在于其普遍低下的能源转换效率，特别是在高温区间(>900K)，性能出众的热电材料尤为缺乏。
Zintl相化合物是无机固体化学研究中的一个难点，国内相关的工作开展很少。近年来，夏盛清、陶绪堂教授课题组在Zintl相化合物的固相合成，晶体结构表征，理论计算和热电性质研究方面取得了一系列的成果，已在J. Am. Chem. Soc., Chem. Mater., Inorg. Chem., Chem. Asian J., J. Comput. Chem., J. Solid State Chem.等杂志发表论文20余篇。
相关链接：
J. Wang, X.-C. Liu, S.-Q. Xia*, X.-T. Tao*, J Am. Chem. Soc.135 (2013)11840.
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