OBTAINING THERMOELECTRIC MATERIAL Cu 2 Se BY THE SELF-PROPAGATING HIGH-TEMPERATURE SYNTHESIS METHOD

G. R. Nigmatullina; Нигматуллина Г. Р.; D. Yu. Kovalev; Ковалев Д. Ю.; M. I. Alymov; Алымов М. И.

doi:10.31857/S2686740023020074

ПОЛУЧЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА Cu₂Se МЕТОДОМ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА

Авторы: Нигматуллина Г.Р.¹, Ковалев Д.Ю.¹, Алымов М.И.¹
Учреждения:
1. Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук
Выпуск: Том 509, № 1 (2023)
Страницы: 21-27
Раздел: ФИЗИКА
URL: https://journals.rcsi.science/2686-7400/article/view/135907
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686740023020074
EDN: https://elibrary.ru/UPHXHK
ID: 135907

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режиме горения из порошковой смеси 2Cu + Se получен продукт на основе фазы α-Cu₂Se. Исследовано влияние условий синтеза на состав продукта горения и определены параметры элементарной ячейки синтезированных фаз. Установлено, что в результате горения прессованных смесей 2Cu+Se при давлении Ar 0.5–1.5 МПа формируется продукт, содержащий две модификации Cu₂Se – низкотемпературную моноклинную α-Cu₂Se и высокотемпературную кубическую β-Cu_1.8Se фазы. При горении смеси 2Cu+Se насыпной плотности при давлении Ar выше 0.5 МПа получен однофазный продукт – моноклинная фаза α-Cu₂Se.

Ключевые слова

селенид меди, СВС, горение

Список литературы

Nunna R., Qiu P., Yin M., Chen H., Hanus R., Song Q., Chen L. Ultrahigh thermoelectric performance in Cu2Sebased hybrid materials with highly dispersed molecular CNTs // Energy & Environmental Science. 2017. V. 10. I. 9. P. 1928–1935. https://doi.org/10.1039/c7ee01737e
Hu Q., Zhang Y., Zhang Y., Li X.-J., Song H. High thermoelectric performance in Cu2Se/CDs hybrid materials // J. Alloys and Compounds. 2019. P. 152204. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152204
Lei J., Ma Z., Zhang D., Chen Y., Wang C., Yang X., Wang Y. High thermoelectric performance in Cu2Se superionic conductor with enhanced liquid-like behaviour by dispersing SiC // J. Materials Chemistry A. 2019. V. 7. P. 7006–7014. https://doi.org/10.1039/c8ta12210e
Liu W.D., Yang L., Chen Z.G. Cu2Se thermoelectrics: property, methodology, and device // Nano Today. 2020. V. 35. P. 100938. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2020.100938
Liu H., Shi X., Xu F., Zhang L., Zhang W., Chen L., Li Q., Uher C., Day T., Snyder G.J. Copper ion liquid-like thermoelectrics // Nature Materials. 2012. V. 11. I. 5. P. 422–425. https://doi.org/10.1038/nmat3273
Pourkiaei S.M., Ahmadi M.H., Sadeghzadeh M., Moosavi S., Pourfayaz F., Chen L., Pour Yazdi M.A., Kumar R. Thermoelectric cooler and thermoelectric generator devices: A review of present and potential applications, modeling and materials // Energy. 2019. V. 186. P. 115849. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.07.179
Tohidi F., Holagh S.G., Chitsaz A. Thermoelectric Generators: A comprehensive review of characteristics and applications // Applied Thermal Engineering. 2022. V. 201. Pt A. P. 117793. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.117793
Twaha S., Zhu J., Yan Y., Li B. A comprehensive review of thermoelectric technology: Materials, applications, modelling and performance improvement // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. V. 65. P. 698–726. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.07.034
Liu W.-D., Yang L., Chen Z.-G. Cu2Se thermoelectrics: property, methodology, and device // Nano Today. 2020. V. 35. P. 100938. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2020.100938
Merzhanov A.G. In: Combustion and plasma synthesis of high-temperature materials / Ed. by Z. Munir, J. Holt. N.Y., 1990. P. 1–53.
Su X., Fu F., Yan Y., Zheng G., Liang T., Zhang Q., Cheng X., Yang D., Chi H., Tang X., Zhang Q., Uher C. Self-propagating high-temperature synthesis for compound thermoelectrics and new criterion for combustion processing // Nature Communications, 2014. V. 5. P. 4908. https://doi.org/10.1038/ncomms5908
Zhang J., Zhu T., Zhang C., Yan Y., Tan G., Liu W., Su X., Tang X. In-situ formed nano-pore induced by Ultrasonication boosts the thermoelectric performance of Cu2Se compounds // J. Alloys and Compounds. 2021. V. 881. P. 160639. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160639
Yu B., Liu W., Chen S., Wang H., Wang H., Chen G., Ren Z. Thermoelectric properties of copper selenide with ordered selenium layer and disordered copper layer // Nano Energy. 2012. V. 1. i. 3. P. 472–478. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.02.010
Yang L., Chen Z.-G., Han G., Hong M., Zou Y., Zou J. High performance thermoelectric Cu2Se nanoplates through nanostructure engineering // Nano Energy. 2015. V. 16. P. 367–374. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2015.07.012
Bulat L.P., Osvenskii V.B., Ivanov A.A., Sorokin A.I., Pshenay-Severin D.A., Bublik V.T., Tabachkova N.Yu., Panchenko V.P., Lavrentev M.G. Experimental and theoretical study of the thermoelectric properties of copper selenide // Semiconductors. 2017. V. 51. P. 854–857. https://doi.org/10.1134/S1063782617070041
Nigmatullina G.R., Kovalev D.Yu., Bickulova N.N. SHS in the Cu–Se System // Intern. J. Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2021. V. 30. №. 3. P. 180–184. https://doi.org/10.3103/S1061386221030043
Kovalev D.Y., Nigmatullina G.R., Bikkulova N.N. Synthesis of Cu2–nSe via autowave combustion of an elemental powder mixture // Inorganic Materials. 2021. V. 57. № 11. P. 1124–1134. https://doi.org/10.1134/S0020168521110078
Siegrist T. Crystallographica – a software toolkit for crystallography // J. Applied Crystallography. 1997. V. 30. P. 418–419. http://www.crystallographica.co.uk
International Centre for Diffraction Data. http://www.icdd.com
Petříček V., Dušek M., Palatinus L. Crystallographic Computing System JANA2006: General features // Zeitschrift Für Kristallographie – Crystalline Materials. 2014. V. 229. No. 5. P. 345–352. https://doi.org/10.1515/zkri-2014-1737
Cu-Se Binary Phase Diagram 33–38 at.% Se https://materials.springer.com/isp/phase-diagram/docs/c_0905191
Cu2Se, α (Cu2Se ht1) Crystal Structure. https://materials.springer.com/isp/crystallographic/docs/sd_1834121
Gulay L.D., Daszkiewicz M., Strok O.M., Pietraszko A. Crystal structure of Cu2Se // Chemistry of Metals and Alloys. 2011. V. 4. P. 200–205. https://doi.org/10.1002/chin.201125004
Borchert W. Lattice transformations in the system Cu2–xSe. Z // Zeitschrift fuer Kristallographie, Kristallgeometrie, Kristallphysik, Kristallchemie. 1945. V. 106. P. 5–24.