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Synthese, Charakterisierung und Untersuchung thermoelektrischer Eigenschaften ausgewählter Metallboride

Stober, Frederick :
Synthese, Charakterisierung und Untersuchung thermoelektrischer Eigenschaften ausgewählter Metallboride.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2012)

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Doktorarbeit_Frederick.Stober_Update03.07.12 - PDF
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Synthese, Charakterisierung und Untersuchung thermoelektrischer Eigenschaften ausgewählter Metallboride
Language: German
Abstract:

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den thermoelektrischen Hochtemperatur-Eigenschaften von Übergangsmetall- [z.B. V,Cr,Mn,Ni,Cu] und Lanthanoid [z.B. Sc,Y,Gd,Er,Dy]-Boriden. Dabei wurden insbesondere Einlagerungsverbindungen von beta-rhomboedrischem Bor, Verbindungen des Typs MB66, Dodecaboride und Hexaboride untersucht. Im Falle der Einlagerungsverbindungen von beta-rhomboedrischem Bor zeigte sich, dass die Einlagerung von Metallen wie Sc, Mn oder Cu sich günstig auf die thermoelektrischen Eigenschaften auswirkt. Der Grund ist mit großer Wahrscheinlichkeit die bevorzugte Besetzung der Metallposition M2 gegenüber M4. Komposite zum Beispiel aus DyB66 und DyB12 besitzen hohe elektrische Leitfähigkeiten, bei hohen Temperaturen durch das Vorhandensein von DyB12 einen stark steigenden Seebeck Koeffizienten und wegen der DyB66 Matrix niedrige thermische Leitfähigkeiten. Bei 1100K besitzt das Komposit DyB66-DyB12 einen ZT Wert von 0,55 und übersteigt somit bei dieser Temperatur den ZT Wert von Borcarbid (B13C2) welches als bestes p-Typ Material unter den Boriden gilt. Ein Komposit aus ErB12-ErB4-ErB2 hat negative Seebeck Koeffizienten und besitzt einen ZT Wert von 0,5 bei 840K. Weiterhin konnte die Struktur von tetragonalem Scandiumdodecaborid ScB12 abschließend anhand von Synchrotron-Daten eines kristallinen Pulvers geklärt werden, nachdem diese bereits seit Jahrzehnten kontrovers diskutiert aber nie vollständig gelöst werden konnte.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The present work deals with the high-temperature thermoelectric properties of transition metal [eg V, Cr, Mn, Ni, Cu] and lanthanide [e.g. Sc, Y, Gd, Er, Dy]-borides. In particular, intercalation compounds of beta-rhombohedral boron, compounds of the type MB66, dodecaborides and hexaborides were examined. In the case of intercalation compounds of beta-rhombohedral boron it was found that the incorporation of metals such as Sc, Mn or Cu result in favorable thermoelectric properties. The reason is most likely the preferred occupation of the metal position M2 instead of M4. Composites, for example, DyB66-DyB12 show high electrical conductivities, high Seebeck effects at high temperatures due to the presence of DyB12 and low thermal conductivities as a result of the DyB66 matrix. At 1100K the composite DyB66-DyB12 shows a ZT value of 0.55, thus exceeding the ZT of boron carbide (B13C2) at this temperature which is considered the best p-type boride material. A composite of ErB12-ErB4-ErB2 has negative Seebeck coefficients and shows a ZT value of 0.5 at 840K. Furthermore, the structure of tetragonal Scandiumdodecaboride ScB12 was solved on the basis of synchrotron data from a crystalline powder, after it has been debated for decades but never fully resolved.English
Uncontrolled Keywords: Thermoelektrische Eigenschaften, Boride, hochtemperaturmessungen, Übergangsmetallboride, Lanthanoid-Boride, Seebeck Koeffizienten, elektrische Leitfähigkeiten, thermische Leitfähigkeiten, Struktur von Scandiumdodecaborid
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Thermoelectric properties, borides, high-temperature measurements, transition metal borides, Seebeck coefficients, electrical conductivities, thermal conductivities, structure of ScandiumdodecaborideEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: Fachbereich Chemie > Anorganische Chemie
Date Deposited: 04 Jul 2012 09:59
Last Modified: 07 Dec 2012 12:05
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-30002
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Albert, Prof. Dr. Barbara and Schäfer, Prof. Dr. Rolf
Refereed: 4 June 2012
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3000
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