一种具有各向异性的p型室温热电材料及其制备方法技术

技术编号：42328399 阅读：7 留言：0更新日期：2024-08-14 16:06

本发明专利技术属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种具有各向异性的p型室温热电材料及其制备方法。该p型室温热电材料为Bi<subgt;0.5</subgt;Te<subgt;2.91</subgt;Sb<subgt;1.5</subgt;Se<subgt;0.11</subgt;。本发明专利技术制备得到的热电材料具有明显的各向异性；且通过掺杂优化，使该类材料平行于压力方向的样品（Bi<subgt;0.5</subgt;Te<subgt;2.91</subgt;Sb<subgt;1.5</subgt;Se<subgt;0.11//</subgt;）在300 K下热电优值ZT可以达到1.38；在373 K下可以达到1.46左右，高于商用热电材料的性能，具有广泛的应用前景；且本发明专利技术提供的制备方法简单可控，通过控制反应过程，能够有效控制材料的颗粒度大小，改善材料的颗粒尺寸，可进行规模化生产。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料制备，具体涉及一种具有各向异性的p型室温热电材料及其制备方法。

技术介绍

1、热电材料已经成为热电制冷、热电发电等前瞻性、战略性新能源技术关键材料。碲化铋基合金材料作为目前室温附近性能最优的热电材料，已广泛应用于航天航空、微电子、特殊电源等领域。

2、现有技术中，合成如目标产物bi0.5sb1.5te的方法为：将反应物元素单质放置于被密封在干净的容器里石英管与约4厘米长的锥形，放置在一个摇摆炉，在1073 k下熔化10小时，以确保初始铸锭的均匀性。随后,最初的钢锭被放入一个垂直区域熔化在923 k下，生长速率为8 mm/h和大致估计液-固表面温度梯度为25 k/cm得到的区域熔锭直径12毫米，全长12厘米包括一个4厘米长的锥度都是从非常切成的中间部分分为一个2mm厚的片和一个12×4×2mm的柱状样品，用于测量热和电学性质。

3、但是目前公开的方法得到的样品由于存在生长过程，导致样品中会存在载流子浓度梯度，这就会使得材料不同位置的性能是不一样的，无法保证材料性能的均一性。且进一步拓展新型的高性能的热电材料具有重要的实际应用意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种具有各向异性的p型室温热电材料bi0.5te2.91sb1.5se0.11。

2、本专利技术的另一目的为提供了上述具有各向异性的p型室温热电材料bi0.5te2.91sb1.5se0.11的制备方法。

3、本专利技术为了实现

4、本专利技术提供了一种具有各向异性的p型室温热电材料，所述p型室温热电材料为bi0.5te2.91sb1.5se0.11。

5、本专利技术的另一目的为提供了一种上述具有各向异性的p型室温热电材料的制备方法，包括以下步骤：

6、（1）按bi0.5te2.91sb1.5se0.11化学计量比称量bi粒、te粒、sb粒、se粒，将称量的样品放入小石英管中，再将小石英管置于大石英管中；

7、（2）将大石英管放到真空线上行抽真空，封管；

8、（3）将熔封好的石英管进行升温反应，反应一段时间后取出研磨成粉末，过筛；

9、（4）将研磨过筛后粉末进行热压铸锭。

10、进一步的，步骤（2）中，所述封管为当真空线系统内的真空度小于10 pa时使用氢氧焰进行封管。

11、进一步的，步骤（3）中，所述升温反应为由室温升温至750℃，然后保温反应24h。

12、进一步的，步骤（3）中，所述升温的时间为600min。

13、进一步的，步骤（3）中，所述粉末为研磨过100目筛。

14、进一步的，步骤（4）中，所述热压铸锭的过程为：先施加50mpa的压力，然后从室温升温到450℃，保温2-3小时，自然降温到室温之后，再进行降压处理。

15、本专利技术的有益效果为：

16、（1）本专利技术制备得到的热电材料具有明显的各向异性；且通过掺杂优化，使该类材料平行于压力方向的样品（bi0.5te2.91sb1.5se0.11//）在300 k下热电优值zt可以达到1.38；在373 k下可以达到1.46左右，高于商用热电材料的性能，具有广泛的应用前景；

17、（2）本专利技术提供的制备方法简单可控，通过控制反应过程，能够有效控制材料的颗粒度大小，改善材料的颗粒尺寸，可进行规模化生产。

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【技术保护点】

1.一种具有各向异性的p型室温热电材料，其特征在于，所述p型室温热电材料为Bi0.5Te2.91Sb1.5Se0.11。

2.一种如权利要求1所述的具有各向异性的p型室温热电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述封管为当真空线系统内的真空度小于10 Pa时使用氢氧焰进行封管。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述升温反应为由室温升温至750℃，然后保温反应24h。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述升温的时间为600min。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述粉末为研磨过100目筛。

7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述热压铸锭的过程为：先施加50Mpa的压力，然后从室温升温到450℃，保温2-3小时，自然降温到室温之后，再进行降压处理。

【技术特征摘要】

1.一种具有各向异性的p型室温热电材料，其特征在于，所述p型室温热电材料为bi0.5te2.91sb1.5se0.11。

2.一种如权利要求1所述的具有各向异性的p型室温热电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述封管为当真空线系统内的真空度小于10 pa时使用氢氧焰进行封管。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述升温反应为...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾斐，吴立明，高学智，陈玲，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：

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