Precursor-basierte Darstellung von Magnéli-Phasen TinO2n-1 für die Anwendung als Thermeoelektrikum

Magnéli-Phasen TinO2n-1 stellen aufgrund ihrer komplexen Struktur, der guten Verfügbarkeit der Ausgangsstoffe, ihrer Umweltfreundlichkeit mit geringen elektrischen Widerständen, hohen Seebeck-Koeffizienten und geringen Wärmeleitfähigkeiten Alternativmaterialien für die Thermoelektrik gegenüber Bi2Te3 und PbTe dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 2 von 10 Titanalkoxid-basierende-Precursoren zur Darstellung von TinO2n-1 ausgewählt und verschiedenen Einflussfaktoren (Pyrolysetemperatur, -atmosphäre, -haltezeit sowie Sintertemperatur, -haltezeit) auf die Phasenausbildung und die Partikel- bzw. Gefügebeschaffenheit untersucht. Die Herstellung von einphasigem Ti4O7, Ti6O11 und Ti8O15 konnte über diese Methode realisiert werden. Bei der thermoelektrischen Charakterisierung wurden die Auswirkungen der Herstellungsparameter, des Einbringens von Stickstoff und der Kombination von TiO2 und precursorabgeleiteten TinO2n-1 untersucht. Ein maximaler ZT-Wert ZT590 GradC = 0,12 (ZT780 GradC = 0,2) mit einem elektrischen Widerstand von p580 GradC = 4,3·10-3Ocm, einem Seebeck-Koeffizient S580 GradC = -112·10-6 VK-1 und einer Wärmeleitfähigkeit k580 GradC = 2.1 Wm-1K-1 wurde erzielt.