(Sb2Te3)制造技术

本发明专利技术提供了(Sb2Te3)

【技术实现步骤摘要】
(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及热电材料，具体的，涉及(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]热电材料是一种能够实现热能与电能之间直接相互转换的新能源材料，由中温区热电材料制备而成的热电发电器件具有体积小，无传动部件，无噪音，工作稳定、持久等优点，有望回收利用人类生活中的各种低品位热，继而有效提升能源的综合利用效率。热电材料的性能通常用无量纲优值ZT来表征电输运及热输运的综合效果，一般而言ZT＝S2σT/κ，其中S为材料的塞贝克系数，σ为其电导率，T为绝对温度，κ为热导率，特别地，也常用功率因子PF(PF＝S2σ)来集中衡量热电材料的电输运性能。目前，传统的中温区热电材料(PbTe型)性能虽高，但原料含有大量的铅，不符合绿色制造的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种制备(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的方法，该方法制备的(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料不含有铅，提高(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的环保性能，或者制备的(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料具有较高的功率因子、较高的热电优值。
[0004]在本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种制备(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的方法。根据本专利技术的实施例，制备(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的方法包括：以Ge、Sb和Te单质为原料，按(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
的化学计量比称量各原料，将称取的原料混合并真空封装；将真空封装的原料混合物在第一温度熔融状态下反应第一时间，之后将熔融反应后的产物进行第一快速冷却，得到铸锭样品；将所述铸锭样品进行循环多次热处理
‑
快冷却，得到热电材料半成品；将所述热电材料半成品进行烧结处理，得到所述(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料，其中，n和m均为正整数。在上述制备方法中，将铸锭样品进行循环多次热处理
‑
快冷却，在循环多次热处理
‑
快冷却的过程中，(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料内的残余应力被逐步消除，能够获得性能稳定的产品，且快冷工艺有效的保留了样品中的范德瓦尔兹层的特殊微观结构(含gap
‑
like结构，即由锗原子缺失形成的一种形似间隙(gap)的结构)，进而能够有效降低(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的晶格热导率；进一步的，(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
样品(即铸锭样品)本征含有锗空位，采用上述循环热处理工艺，能够有效调控铸锭样品内部锗空位的迁移和重构，从而优化铸锭样品内部的载流子浓度，进而大幅优化(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的功率因子，提高(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的热电优值；另外，该(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料不含铅元素，可以大大提高(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的环保性。
[0005]根据本专利技术的实施例，所述第一温度为950～1350℃，所述第一快速冷却的冷却介质为液氮。
[0006]根据本专利技术的实施例，所述热处理
‑
快冷却的步骤包括：将所述铸锭样品置于热处理炉中，将所述热处理炉中的温度逐渐升温至第二温度，并在所述第二温度下退火第二时
间，之后对所述退火之后的产品进行第二快速冷却。
[0007]根据本专利技术的实施例，所述热处理
‑
快冷却满足以下条件至少之一：将所述热处理炉中中的温度逐渐升温至第二温度的升温速率为100～130℃/小时；所述第二温度为480～580℃，所述第二时间为7～35天；所述热处理
‑
快冷却的循环次数为2～10次；所述第二快速冷却的冷却介质为液氮。
[0008]根据本专利技术的实施例，所述第二温度为520～530℃，所述第二时间为7～15天，所述热处理
‑
快冷却的循环次数为2～5次。
[0009]根据本专利技术的实施例，所述第二温度为525℃，所述第二时间为10天，所述热处理
‑
快冷却的循环次数为3次。
[0010]根据本专利技术的实施例，所述烧结处理为放电等离子烧结处理工艺。
[0011]根据本专利技术的实施例，所述烧结处理的烧结压力40～90MPa，烧结温度425～625℃，烧结保压时间3～13分钟。
[0012]根据本专利技术的实施例，1<n<5，20<m<90。
[0013]根据本专利技术的实施例，2≤n≤3，40≤m≤90。
[0014]在本专利技术的有一方面，本专利技术提供了一种(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料。根据本专利技术的实施例，(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料是通过前面所述的方法制备得到的。由此，该(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料具有高功率因子和高热电优值的有点，而且不含有铅元素，大大提高(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的环保性。本领域技术人员可以理解，该(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料具有前面所述的制备(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的方法的所有特征优点，在此不再过多的赘述。
附图说明
[0015]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0016]图1是本专利技术一个实施例中制备(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的方法流程图。
[0017]图2是实施例1中(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的透射电子显微镜照片。
[0018]图3是实施例1中((Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料的方法，其特征在于，包括：以Ge、Sb和Te单质为原料，按(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
的化学计量比称量各原料，将称取的原料混合并真空封装；将真空封装的原料混合物在第一温度熔融状态下反应第一时间，之后将熔融反应后的产物进行第一快速冷却，得到铸锭样品；将所述铸锭样品进行循环多次热处理
‑
快冷却，得到热电材料半成品；将所述热电材料半成品进行烧结处理，得到所述(Sb2Te3)
n
(GeTe)
m
热电材料，其中，n和m均为正整数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度为950～1350℃，所述第一快速冷却的冷却介质为液氮。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理
‑
快冷却的步骤包括：将所述铸锭样品置于热处理炉中，将所述热处理炉中的温度逐渐升温至第二温度，并在所述第二温度下退火第二时间，之后对所述退火之后的产品进行第二快速冷却。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热处理
‑
快冷却满足以下条件至少之一：将所述热处理炉中的温度逐渐升温至第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：何佳清，徐啸，王江舵，
申请(专利权)人：深圳热电新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：