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Tin Telluride-Based Nanocomposites of the Type AgSnmBiTe2+m (BTST-m) as Effective Lead-Free Thermoelectric Materials

Falkenbach, Oliver und Schmitz, Andreas und Dankwort, Torben und Koch, Guenter und Kienle, Lorenz und Müller, Eckhard und Schlecht, Sabine (2015) Tin Telluride-Based Nanocomposites of the Type AgSnmBiTe2+m (BTST-m) as Effective Lead-Free Thermoelectric Materials. Chemistry of Materials, 27 (21), Seiten 7296-7305. ACS Publications. doi: 10.1021/acs.chemmater.5b02329. ISSN 0897-4756.

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Kurzfassung

In the medium temperature range tin telluride has emerged as a compensational thermoelectric material for the well established compound lead telluride. We present tin telluride-based nanocomposites of the composition AgSnmBiTe2+m (Bismuth–Tin–Silver–Tellurium, BTST-m) showing superior thermoelectric performance. Nanopowders with varying concentration ratios between silver bismuth telluride and tin telluride were synthesized by mechanical alloying. Three different compacting routes were applied: cold pressing/annealing, hot pressing, and short-term sintering. A strong interdependence between the compacting method and thermoelectric properties was found with hot pressed and short-term sintered samples exhibiting the best results. Alike for the already known antimony analogue, ZT could be increased to around 1. Scanning electron microscopy indicates that the observed tremendous reduction of thermal conductivity originates from precipitation of nanoparticles and a high number of grain boundaries. Powder X-ray diffraction and transmission electron microscopy revealed the formation of the rock salt-type structure with linearly varying lattice parameters depending on m according to a solid solution, in agreement with a microscopically homogeneous spatial distribution of the constituting elements. However, imaging on the nanostructure shows the formation of coherently ingrown nanoinclusions and diffuse scattering as an indication of short-range ordering.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/100140/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Tin Telluride-Based Nanocomposites of the Type AgSnmBiTe2+m (BTST-m) as Effective Lead-Free Thermoelectric Materials
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Falkenbach, OliverJustus-Liebig University, Institute for Inorganic and Analytical ChemistryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmitz, AndreasGerman Aerospace Center, Institute of Materials Research, Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dankwort, TorbenInstitute for Material Science, Christian-Albrechts-University, Kaiserstrasse 2, D-24143 Kiel, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koch, GuenterInstitute for Inorganic and Analytical Chemistry, Justus-Liebig-University, Heinrich-Buff-Ring 58, D-35392 Giessen, Hessen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kienle, LorenzInstitute for Material Science, Christian-Albrechts-University, Kaiserstrasse 2, D-24143 Kiel, Schleswig-Holstein, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller, EckhardGerman Aerospace Center, Institute of Materials Research, Köln, Germany and Justus Liebig University Giessen, Institute of Inorganic and Analytical Chemistry, 35392 Giessen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlecht, SabineInstitute of Inorganic and Analytical Chemistry, Justus-Liebig-University Gießen, Heinrich-Buff-Ring 58, 35392 Gießen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Oktober 2015
Erschienen in:Chemistry of Materials
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:27
DOI:10.1021/acs.chemmater.5b02329
Seitenbereich:Seiten 7296-7305
Verlag:ACS Publications
ISSN:0897-4756
Status:veröffentlicht
Stichwörter:thermoelectric materials, bismuth, tin, silver, tellurium
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Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Thermoelektrische Materialien und Systeme
Hinterlegt von: Zabrocki, Dr. Knud
Hinterlegt am:30 Nov 2015 08:47
Letzte Änderung:21 Nov 2023 14:01

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