中文摘要：

在能源危机和环境污染的两大背景下，具有高温稳定、绿色环保特性的钙钛矿型氧化物热电材料的重要价值日益凸显。但是这类氧化物因氧负离子的高声子频率等因素导致了高热导率，这是其热电转换效率低的主要原因之一，也是目前期望突破的一个重要研究方向。本项目就这一问题开展专门研究，拟利用复相界面的强声子散射作用，探索对钙钛矿型氧化物热导率进行控制的有效途径。本项目将从复相材料的可控合成着手，利用非水溶胶-凝胶过程-溶剂热控制生长和真空快速热压控制烧结的两步控制法，控制合成以钙钛矿型氧化物为基相的分散相粒子可控、相界面清晰、致密度高的复相材料；通过对分散相纳米粒子的控制实现对复相界面的控制，设计单位质量材料中复相界面的定量分析方案，建立微观的复相界面结构和宏观的热导率之间的数学关系，研究两者之间的演变规律，获得复相界面对热导率的控制条件。通过本项研究，为这类氧化物的改性和应用研究提供一定的技术途径和理论支持。

结论摘要：

在能源危机和环境污染的两大背景下，具有高温稳定、绿色环保特性的钙钛矿型氧化物热电材料的重要价值日益凸显，但是这类氧化物因氧负离子的高声子频率等因素导致了高热导率，这是其热电转换效率低的主要原因之一。本项目通过复相界面实现对钙钛矿型氧化物热导率的控制，研究结果如下（1）在溶剂热条件下，通过对合成参数控制，成功地控制了具有单分散的钙钛矿复合氧化物和简单氧化物纳米粒子，为进一步的热电材料的合成奠定了基础。此外，在控制合成这些简单纳米粒子过程中，获得了一系列具有新颖的微纳米结构。（2）鉴于氧化铟的高导电性，六方相的氧化铟纳米粒子作为掺杂相， 目的是提高热电材料的导电性，同时产生复相的界面。在研究过程中，我们首次发现了六方相氧化铟纳米晶在受热条件下变为立方相以及晶体的聚集行为。当温度高于600℃时，六方相氧化铟纳米晶表现出热不稳定性并转化为立方相，同时伴随着晶体集聚生长和光学特性的演变。（3）我们在控制合成具有单分散纳米粒子的同时，获得了一系列线状、带状、宝石状、花状甚至箭头状的锰酸盐微纳米结构。在此基础上，我们对它们的电磁学特性进行了分析，发现锰酸钙、锰酸锶和锰酸钡纳米线在低温条件下具有铁磁-反铁磁的竞争效应，他们的磁强度随阳离子半径的增大而显著增强。（4）在控制合成钛酸钙纳米粒子过程中，我们成功地合成了具有规则几何形状、维度可调的钛酸钙微米晶。该微米晶可分为管状和非管状结构，两者又可以进一步分为一维、二维、三维微米结构。钛酸钙微米晶的形成机理进行了研究，认为高度对称的外延生长赋予了钛酸钙微米晶的规则几何外形相邻{111}面的快速生长的叠加产生了一个四方结构，而被限定在三个相互垂直方向的外延生长形成了一个正交结构。（5）以SrTiO3纳米粉体为基相，纳米尺寸的In2O3为掺杂相，采用真空快速热压烧结的方法，获得新型的纳米复相热电材料。结果表明，当材料的组成为(In2O3）0.08/(SrTiO3)0.92时，热电性能得到较大程度地改进。当温度为973K时，该材料与没有掺杂的SrTiO3材料相比，ZT值提高了150%。（6）在锰酸盐纳米粒子的控制合成基础上，制备了Ca1？ySmyMnO3复相热电材料，并以其为n-型半导体材料，研制了两个电对的热发电器件。在温差为525k时，该器件的最大发电功率和电能密度分别可达37mW和127.6 mW/cm2。