Ag/Tb共掺杂p型Ca2.5Ag0.3Tb0.2Co4O9热电材料的溶胶-凝胶合成与性能优化研究

本综述系统探讨了p型Ca2.5Ag0.3Tb0.2Co4O9热电材料通过溶胶-凝胶法的合成策略与多维表征（包括XRD、XPS、SEM等），揭示了Ag/Tb共掺杂通过晶格扩张与氧空位调控协同提升塞贝克系数（238.18 μV/K）与功率因子（0.44 mW/m·K2）的机制，为热电发电机材料设计提供新范式。

　　

Highlight

Ag与Tb共掺杂通过协同调控电子结构与晶格应变，显著增强Ca₃Co₄O₉基材料的热电性能。Ag提升载流子迁移率，Tb优化能带结构并诱导声子散射，双掺杂策略实现电导率与塞贝克系数的同步优化。

Solution characteristics

溶胶-凝胶合成中，硝酸盐前驱体溶液呈现低浊度（4.21 ntu）与酸性（pH 1.41），确保离子均匀分散。柠檬酸整合金属离子形成纳米级前驱体，为后续热处理中相纯结构的形成奠定分子级均匀性基础。

Conclusion

Ca_2.5Ag_0.3Tb_0.2Co₄O₉陶瓷材料通过溶胶-凝胶法成功合成。热重-差热分析（TG-DTA）显示在100-500°C区间总重量损失46%，归因于水分蒸发、有机物燃烧及硝酸盐分解，而800°C热处理后实现金属-氧化物相完全形成。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实有机与硝酸键彻底分解。X射线衍射（XRD）显示800°C热处理粉末呈现纯相Ca₃Co₄O₉结构，Ag/Tb共掺杂引起晶格扩张与畸变。X射线光电子能谱（XPS）验证Ca²⁺、Co³⁺、Ag⁺和Tb³⁺成功掺入晶格，掺杂与氧空位共同优化热电性能。材料在800°C展现238.18 μV/K的塞贝克系数、12.98 mΩ·cm的电阻率及0.44 mW/m·K²的峰值功率因子，凸显其热电应用潜力。