[发明专利]乙酸盐掺杂钴酸钠热电材料及其制备方法

权利要求书

1.一种乙酸盐掺杂钴酸钠热电材料，其特征在于：

分子式为Na_1.5(Co_0.9Ni_0.1)₂O₄；

预烧结前的中间粉体的平均粒径为3-6μm；

在673K下，所述热电材料的性能为：结晶取向度f＝0.91；电阻率ρ＝62.4μΩm；热电系数S＝145μV/K；热导率κ＝1.29W/mK；热电品质因子ZT＝0.176。

2.一种乙酸盐掺杂钴酸钠热电材料，其特征在于：

分子式为Na_1.5(Co_1-xCu_x)₂O₄，其中x＝0.1～0.15；

焙烧后粉末平均粒径为6-10μm；

烧结后块体结晶取向度f＞0.75。

3.一种乙酸盐掺杂钴酸钠热电材料，其特征在于：

分子式为(Na_1-yLi_y)Co₂O₄，其中y＝0.40～0.50；

焙烧后粉末平均粒径为0.5～3μm；

烧结后块体结晶取向度f＞0.70。

4.根据权利要求1-3任一所述的热电材料，其特征在于：所述热电材料采用溶胶-凝胶法制备，以乙酸盐为原料，柠檬酸为络合剂，形成溶胶、凝胶后，再通过热解、焙烧得到前驱体纳米粉末，然后烧结完成。

5.一种乙酸盐掺杂钴酸钠热电材料的制备方法，采用溶胶-凝胶法制备，其特征在于：

A.按化学计量比将乙酸盐原料充分溶解于柠檬酸水溶液中，柠檬酸根与金属离子的比为3∶1，形成均匀溶液；

其中所述乙酸盐包括基体乙酸盐和掺杂乙酸盐，基体乙酸盐为(CH₃COO)₂Co和CH₃COONa，掺杂乙酸盐为(CH₃COO)₂Ni、(CH₃COO)₂Cu、CH₃COOLi中的至少一种；

B.在313K～333K温度条件下加热搅拌形成均匀溶液；

C.将所述粘稠溶胶置于干燥箱中，在323K～393K温度条件下减压干燥得到干凝胶；

D.将所述干凝胶在693K～773K温度条件下热解，去除其中的残余有机物；在993K～1053K的条件下焙烧，得到黑色前驱粉；

E.将所述黑色前驱粉研磨均匀，在1133K～1173K的温度条件下烧结形成乙酸盐掺杂钴酸钠热电材料；

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：其中步骤C中的减压干燥是在如下条件下进行的：压强小于等于0.1MPa，时间为100-150分钟。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：在进行步骤C前还包括对所述粘稠溶胶进行常压干燥的步骤。

8.根据权利要求5所述热电材料的制备方法，其特征在于：当制备镍掺杂钴酸钠时，所述乙酸盐为(CH₃COO)₂Co·4H₂O、CH₃COONa·3H₂O、和(CH₃COO)₂Ni·4H₂O。

9.根据权利要求5所述热电材料的制备方法，其特征在于：当制备铜或锂掺杂钴酸钠时，所述乙酸盐为(CH₃COO)₂Co·4H₂O、CH₃COONa.3H₂O和(CH₃COO)₂Cu·H₂O或CH₃COOLi·2H₂O。