[发明专利]一种P型纳米BiTe基材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于温差电材料技术领域，特别是涉及一种P型纳米BiTe基材料的制备方法。

背景技术

BiTe基材料的最高无量纲优值ZT接近于1，是目前室温附近热电性能最好的温差电材料。在空间工程遥感遥测器的致冷器、同位素温差发电器、便携式冷藏箱、电子冷饮机等方面均有广泛的应用背景。

目前公知的纳米温差电材料的制备方法，是在传统块体Bi₂Te₃温差电材料中添加相同组分的Bi₂Te₃纳米颗粒作为附加声子散射中心。该方法可以在基本不降低材料电导率的前提下降低了材料的热导率，大大提高了温差电材料的优值特性，但该方法只能制备N型纳米BiTe基材料，而无法制备出P型纳米BiTe，不能完全满足要求低热导率领域的需要，影响了BiTe基材料的最佳发挥，影响到BiTe的广泛应用。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种可降低P型BiTe基材料低热导率、使BiTe基材料特性得到最佳限度发挥，扩大BiTe材料应用范围的P型纳米BiTe基材料的制备方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题采用的技术方案是：

一种P型纳米BiTe基材料的制备方法，其特点是：包括以下制备步骤：

(1)选用高压釜或者烧杯作为制备P型纳米BiTe基材料的反应装置；

(2)选用BiCl₃、SbCl₃、SbCl₅、Te、EDTA、酒石酸、HCl、NaOH、NaNH₄、HNO₃、KOH、BiClO₄、Fe、Mg中两种或两种以上材料作为制备P型纳米BiTe基材料用的反应物；

(3)计算反应物所需要的质量并准确称量；

(4)将称好重量的反应物放入(1)中的反应装置中，将温度设置为50～200℃下，进行5～40小时反应；

(5)对经(4)反应后的反应物放在烧杯中用蒸馏水进行清洗、用漏斗和滤纸进行过滤后，在温度为60～200℃的烘干箱中烘干2～10小时，自然冷却到室温取出后即成为P型纳米BiTe基材料。

本发明还可以采取如下技术措施来实现：

一种P型纳米BiTe基材料的制备方法，其特点是：步骤(1)中高压釜的反应温度为120-150℃。

一种P型纳米BiTe基材料的制备方法，其特点是：步骤(1)中烧杯的反应温度为60-80℃，并将不锈钢搅拌器放入烧杯，以60-80转/分钟的速度对反应溶液进行搅拌。

一种P型纳米BiTe基材料的制备方法，其特点是：步骤(2)中所述反应物为SbCl₃、NaNH₄、Te、NaOH、EDTA。

一种P型纳米BiTe基材料的制备方法，其特点是：步骤(3)中所述反应物所需要的质量根据化学反应原理方程式计算，并用天平称出。

一种P型纳米BiTe基材料的制备方法，其特点是：所述化学反应原理方程式为：2Sb³⁺+2BH₄^-+6OH^-→2H₂BO₃^-+2Sb+5H²↑或3Te+6OH^-+BH₄^-→2Te^2-+∝：Te+H₂BO₃^-+H²↑+3H₂O或2Sb+3(∝：Te)→Sb₂Te₃或2Sb³⁺+3Te^2-→Sb₂Te₃

一种P型纳米BiTe基材料的制备方法，其特点是：步骤(4)中所述装有反应物的反应装置中的温度为50～200℃下，时间为反应20～30小时。

一种P型纳米BiTe基材料的制备方法，其特点是：步骤(5)中所述烘干条件是真空、100℃、4～8小时。

本发明具有的优点和积极效果是：经反应后的BiTe基材料为P型，经XRD及TEM分析，获得的粉体颗粒尺寸均为纳米级；制成温差电材料时，可有效降低材料的热导率，充分发挥了BiTe基材料的优质特性。

具体实施方式