[发明专利]超薄片状NaxCo2O4热电化合物粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源材料领域，具体涉及一种Na_xCo₂O₄热电材料的制备方法。

背景技术

热电材料是一种可以将热能和电能进行直接转换的功能材料，用其制作的热电发电和热电制冷器件在太阳能利用、工业余热利用以及军事、航天、医学等领域具有着广泛的应用前景。

Na_xCo₂O₄热电材料是近年来发展的一种新型热电材料，它具有无毒、可以在高温氧化性条件下长期工作、制备工艺简单、价格低廉等特点。但是，目前这种材料的热电优值相对较小，转换效率较低。因此，需要对其热电性能进行改进。研究表明，对于Na_xCo₂O₄化合物除通过掺杂外，还可通过微结构控制来调整和优化其热电性能，而不同的制备方法可获得不同的微结构。目前，对于Na_xCo₂O₄多晶化合物的制备方法有固相反应法(Solid state reaction，SSR)、聚合合成法(Polymerized complex，PC)和柠檬酸络合法(Citric acid complex，CAC)。不同的制备方法得到的Na_xCo₂O₄多晶材料微结构和性能不尽相同，各有其优缺点，但是均难于得到超薄片状结构(超薄指厚度小于或等于200nm)，而超薄片状结构对其热电性能有一定影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法简单、反应周期短、原材料易得、安全无污染的超薄片状Na_xCo₂O₄热电化合物粉体的制备方法，该方法得到的粉体产品具有超薄片状结构。

本发明的超薄是指厚度小于或等于200nm。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：超薄片状Na_xCo₂O₄热电化合物粉体的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)配制浓度为0.02～0.06mol/L的硝酸钴水溶液，将牛血清白蛋白加入到浓度为0.02～0.06mol/L的硝酸钴水溶液中，充分搅拌混合，使牛血清白蛋白浓度为3～5g/L，得溶液A；配制浓度为0.009～0.027mol/L钠离子水溶液，为溶液B，然后将溶液B迅速倒入快速搅拌的溶液A中，得到混合溶液，溶液A与溶液B按体积比1∶1混合；

2)将步骤1)得到的混合溶液用超声乳化仪进行超声乳化处理2～5分钟，得到Na_xCo₂O₄热电化合物前驱体；

3)将步骤2)得到的Na_xCo₂O₄热电化合物前驱体进行干燥，得到Na_xCo₂O₄热电化合物前驱体粉末；

4)将步骤3)得到的Na_xCo₂O₄热电化合物前驱体粉末置于800℃硅碳炉中空气气氛下煅烧1～3小时，即得到超薄片状Na_xCo₂O₄热电化合物粉体，是一种超薄近似菱形片状结构，厚度100～200nm，等效直径在1～5μm之间。

步骤1)所述钠离子水溶液为硝酸钠水溶液或碳酸钠水溶液。

本发明获得的到超薄片状Na_xCo₂O₄热电化合物粉体可以应用于制备Na_xCo₂O₄热电材料。