1. Fast and scalable preparation of tetrahedrite for thermoelectrics via glass crystallization
- Author
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Annie Pradel, Gaëlle Delaizir, Julie Bourgon, C. Godart, Elsa B. Lopes, Bertrand Lenoir, Andrea Piarristeguy, Jean-Baptiste Vaney, Manuel F. C. Pereira, António Pereira Gonçalves, Eric Alleno, Judith Monnier, Instituto Superior Técnico Universidade de Lisboa (C2TN), Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est (ICMPE), Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut Jean Lamour (IJL), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux (SPCTS-AXE3), Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM), Centro de Recursos Naturais e Ambiente (CERENA), Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa (IST), Projet ANR, ANR-11-PRGE-0010,VTG,Verres et vitrocéramiques de chalcogénures en tant que matériaux thermoélectriques pour des applications autour de l'ambiante(2011), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), and Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Materials science ,Glass ceramics ,Analytical chemistry ,chemistry.chemical_element ,02 engineering and technology ,engineering.material ,010402 general chemistry ,01 natural sciences ,law.invention ,Bismuth ,Antimony ,Thermoelectric manufacturing ,law ,Seebeck coefficient ,Materials Chemistry ,Crystallization ,Waste heat recovery ,Mechanical Engineering ,Tetrahedrite ,Metallurgy ,Metals and Alloys ,Low-cost thermoelectric materials ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Thermoelectric materials ,Copper ,Tetrahedrites ,0104 chemical sciences ,chemistry ,Mechanics of Materials ,[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci] ,engineering ,Melt spinning ,0210 nano-technology - Abstract
A Cu 12 Sb 3.6 Bi 0.4 S 10 Se 3 glass was prepared by melt spinning and crystallized by heat treatments at selected temperatures, the total preparation procedure taking less than one day. The sample characterization by powder X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy complemented with EDS indicate the formation of compact materials, with a tetrahedrite relative weight fraction higher than 90% when treated at temperatures close to the crystallization peaks (∼200° C). Selenium enters the tetrahedrite structure, while bismuth precipitates in submicron and nanosized spherical shape phases depleted in copper and enriched in antimony, sulfur and selenium (when compared with the matrix composition). The characterization of electrical transport properties (electrical resistivity and Seebeck coefficient) indicate a behavior similar to that obtained by other methods on Cu 12 Sb 4 S 13 , with a maximum power factor of ∼400 μW/K 2 m at room temperature.
- Published
- 2016
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