Спосіб покращення термоелектричної потужності полікристалічного тетраталію(і) триселеностанату(іі)-тi4snse3

Реферат: Спосіб покращення термоелектричної потужності полікристалічного тетраталію(І) триселеностанату(II)-Tl4SnSe3 включає фазову модифікацію зразка тетраталію(І) триселеностанату(II). При цьому змінюють хімічний склад Tl4SnSe3 ізовалентним заміщенням атомів Стануму на Плюмбум, що підвищує термоелектричну потужність у 1035 разів, яку вимірюють на спеціально підготовлених зразках чотирикутної форми, при цьому використовують In/Ga контакти у температурному інтервалі 310-480 Κ зі швидкістю нагріву 0.020.04 Κ/с, температурний градієнт T-20 Κ. UA 121133 U (12) UA 121133 U UA 121133 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства, зокрема до способів одержання складних тернарних халькогенідів, окремі представники яких є перспективними термоелектричними матеріалами. Найбільш близьким за технічною суттю та ефектом який досягається, є спосіб покращення термоелектричної добротності монокристалів талій (І) тритіостанату-TI2SnS3 [1]. Задача корисної моделі полягає у розробці способу покращення термоелектричної потужності полікристалічного тетраталію(І) триселеностанату(II)-TI4SnSe3. Поставлена задача вирішується таким чином, що запропоновано спосіб покращення термоелектричної потужності полікристалічного тетраталію(І) триселеностанату(II)-TI4SnSe3, який включає фазову модифікацію зразка тетраталію(І) триселеностанату(II), який відрізняється тим, що змінюють хімічний склад TI4SnSe3 ізовалентним заміщенням атомів Стануму на Плюмбум, що підвищує термоелектричну потужність у 1035 разів, яку вимірюють на спеціально підготовлених зразках чотирикутної форми, при цьому використовують In/Ga контакти у температурному інтервалі 310-480 Κ зі швидкістю нагріву 0.020.04 Κ/с, температурний градієнт ΔT-20 Κ. Спосіб реалізується таким чином. Система TI4SnSe3-TI4PbSe3 належить до перитектичного типу з координатами нонваріантної перитектичної точки: 62 мол. % TI4PbSe3, 754 Κ та характеризується утворенням широких областей граничних твердих розчинів, що при температурі гомогенізуючого відпалу (520 Κ), із сторін TI4SnSe3 та TI4PbSe3 становлять 50 та 15 мол. % відповідно. Для одержання досліджуваних зразків TI4SnSe3, TI4PbSe3 та Tl4Sn0.6Pb0.4Se3 використовували високочисті елементарні компоненти: Талій Т1-000, Станум ОВЧ-000, Плюмбум С000 та Селен ОСЧ 17-4. Попередньо синтезовані бінарні селеніди Tl2Se, SnSe і PbSe компонували у кварцові ампули у відповідному молярному співвідношенні, відкачували до залишкового тиску 0.13 Па та запаювали. Умови синтезу тернарних селенідів підбирали на основі відповідних Т-х діаграм стану [2, 3]. Нагрів до максимальної температури синтезу (860 Κ) здійснювали із швидкістю 50 Κ/год. Витримка при максимальній температурі синтезу становила 24 год. Охолодження до експериментально підібраної температури гомогенізуючого відпалу (520 Κ) здійснювали із швидкістю 20-30 Κ/год. Відпал проводили протягом 120 годин. Охолодження до кімнатної температури здійснювали в режимі виключеної печі. Одержані тернарні селеніди та твердий розчин на їх основі Tl4Sn0.6Pb0.4Se3 ідентифікували методами диференціально-термічного (ДТА), рентгенівського фазового (РФА) та мікроструктурного (МСА) аналізів. За результатами термографічних досліджень на кривих нагрівання TI4SnSe3 і TI4PbSe3 зафіксовано по одному ендотермічному ефекту при 708 та 808 Κ відповідно, а термограма твердого розчину складу Tl4Sn0.6Pb0.4Se3 характеризується наявністю двох ендотермічних ефектів при 715 та 749 Κ. Однофазність одержаних зразків встановлювали РФА [4] та МСА аналізами. Експериментальні дифрактограми тернарних селенідів TI4SnSe3 і TI4PbSe3 добре узгоджуються з розрахованими за літературними даними [5, 6]. Індексація дифрактограми зразка, що відповідає складу Tl4Sn0.6Pb0.4Se3 вказує на утворення твердого розчину заміщення (Фіг. 1). Згідно з результатами РФА твердий розчин складу Tl4Sn0.6Pb0.4Se3 кристалізується у тетрагональній сингонії, ПГ Р4/псс з параметрами ґратки а=0.8534 нм, с=1.2709 нм, Z=4. Гомогенність зразка Tl4Sn0.6Pb0.4Se3 підтверджується також даними мікроструктурного аналізу (Фіг. 2). Для дослідження температурної залежності зміни термоелектричної потужності фаз TI4SnSe3, TI4PbSe3 і Tl4Sn0.6Pb0.4Se3 здійснено спеціальну підготовку зразків чотирикутної форми лінійні розміри яких становили: 1.276×4.881×6.985 мм, 2.417×4.547×7.618 мм, 3.274×4.850×6.025 мм відповідно. Вимірювання температурної залежності зміни термоелектричної потужності проводили з використанням In/Ga контактів у температурному інтервалі 310-7-480 Κ. Швидкість нагріву становила 0.020.04 Κ/с, а температурний градієнт ΔT-20 Κ. Порівняння значень термоелектричної потужності індивідуальних тернарних селенідів TI4SnSe3, TI4PbSe3 із фазово-модифікованим зразком Tl4Sn0.6Pb0.4Se3 вказує на те, що ізовалентна заміна атомів Стануму на Плюмбум досліджуваного матеріалу дозволяє підвищити її значення у 10-35 разів в температурному інтервалі 310-480 K (Фіг. 3). Застосування твердих розчинів на основі TI4SnSe3 забезпечує значне покращення ефективності термоелектричних пристроїв. Корисна модель може бути використана в енергетиці, в перетворювачах тепла та створенні додаткових джерел електрики на теплових електростанціях та підприємствах, що виділяють теплову енергію в атмосферу. 1 UA 121133 U 5 10 15 Джерела інформації: 1.Спосіб покращення термоелектричної добротності монокристалів талій (І) тритіостанату Tl2SnS3: пат. 42908 UA: МПК (2009) H01L 35/00/ Малаховська Тетяна Олександрівна (UA); Сабов Мар'ян Юрійович (UA); Переш Євген Юлійович (UA); Галаговець Іван Васильович (UA); Беца Володимир Васильович; заявник і власник патенту ДВНЗ "УжНУ". - № u200901942; заявл. 04.03.2009; опубл. 27.07.2009, бюл. № 14.- Прототип. 2. Малаховська Т.О., Сабов М.Ю., Барчій І.Є., Переш Є.Ю. Фазові рівноваги в системі Tl2SeSnSe, одержання та властивості монокристалів сполуки Tl2SnSe3. Укр. Хим. Журн. 2009, 75(2), 89-91. 3. Malakhovska-Rosokha Т.О., Sabov M.Yu., Barchii I.E. and Peresh E.Yu. Phase Equilibria in the Tl2Se-PbSe System and Growth and Properties of Tl2PbSe3 Single Crystals. Inorganic materials. 2011, 47(7), 784-786. 4. Louër D. Powder pattern indexing and the dichotomy algorithm. Z. Kristallogr. Suppl. 2007, 26, 191-196. 5. Bucchia S., Jumas C., Philippot E., Maurin M. Structure Cristalline du Sulfure d'Etain(II) et de Thallium(I) Tl2Sn2S3. Z. Anorg. Allg. Chem. 1982, 487, 199-206. 6. Malakhovska Т.О., Sabov M.Yu., Peresh E.Yu., Pavlyuk V., Marciniak B. Crystal structure of the TI4PbSe3 ternary compound. Chem. Met. Alloys. 2009, 2, 15-17. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб покращення термоелектричної потужності полікристалічного тетраталію(І) триселеностанату(II)-Tl4SnSe3, який включає фазову модифікацію зразка тетраталію(І) триселеностанату(II), який відрізняється тим, що змінюють хімічний склад Tl4SnSe3 ізовалентним заміщенням атомів Стануму на Плюмбум, що підвищує термоелектричну потужність у 1035 разів, яку вимірюють на спеціально підготовлених зразках чотирикутної форми, при цьому використовують In/Ga контакти у температурному інтервалі 310-480 Κ зі швидкістю нагріву 0.020.04 Κ/с, температурний градієнт T-20 Κ. 2 UA 121133 U 3 UA 121133 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4