[发明专利]一类可用于热电材料化合物及制备方法

权利要求书

1.一类可用于热电材料的化合物，其特征在于所述化合物的组成通式为A₂BCQ₄，式中A为Cu、Ag或Au；B为Zn、Cd、Hg、Fe、Ni和Pd二价离子中的任一种或为B、Al、Ga和In三价离子中的任一种；C为Si、Ge、Sn和Pb四价离子中的任一种或为B、Al、Ga和In三价离子中的任一种；Q为S、Se和Te中的任一种或为N、P、As和Sb中的任一种。

2.按权利要求1所述的一类可用于热电材料的化合物，其特征在于所述的化合物属四方晶系，结构为黄铜矿型。

3.按权利要求2所述的一类可用于热电材料的化合物，其特征在于所述的化合物的结构为变形的闪锌矿超晶格结构，一半的Fe位由B位元素取代，另一半则由C位元素取代。

4.按权利要求1所述的一类可用于热电材料的化合物，其特征在于A、B、C分别与Q形成四面体配位，类似于金刚石网络结构。

5.按权利要求1所述的一类可用于热电材料的化合物，其特征在于化合物中B位和C位同时为三价离子取代时，结构式简化为黄铜矿型化合物ABQ₂；或Q为负三价阴离子中，C位为四价阳离子时，满足价态平衡，A位离子缺失，结构式为BCQ’₂。

6.按权利要求1所述的一类可用于热电材料的化合物，其特征在于通过掺杂，使A位元素化合价提高，增加空穴浓度；或通过掺杂，使C位元素化合价降低，增加电子浓度，提高材料的导电性能；掺杂后化合物间有多种复合，复合的通式为(1-x)A₂BCQ₄-xA’B’Q’₂，式中0≤x≤1。

7.按权利要求6所述的一类可用于热电材料的化合物，其特征在于所述的掺杂物质的浓度在0at％-10at％之间。

8.制备如权利要求1所述的一类可用于热电材料的化合物的方法，其特征在于制备步骤为：

(a)按A₂BCQ₄化学组成配比选用相应的单质或硫族化物为原料，进行配料；

(b)原料装入石英玻璃管隔绝氧气的密闭容器中，经抽真空后封装；

(c)封装的石英玻璃管在600℃～700℃下进行第一次固相反应，反应时间为24～96h；开管后进行研磨再封装，进行第二次固相反应，条件与第一次相同；或将封装的石英玻璃管置于高温炉中进行于650℃～1050℃熔融反应；

(d)或将步骤(a)的配料密封在抽真空或充惰性气体保护球磨罐中，进行高能球磨，球磨时间为2～24h；或将步骤(a)的配料装入石英玻璃管，抽真空后用氢氧火焰熔封，于700℃～1000℃进行熔融反应；

(e)将步骤(c)或(d)所得样品研磨，得到粉体，在650℃～850℃的温度和40～60Mpa的压力下进行SPS烧结或经200Mpa冷等静压成型后装入石英玻璃管封装于700℃～900℃保温6～24h，最终制成新型热电块体材料。

9.按权利要求8所述的一类可用于热电材料的化合物的制备方法，其特征在于固相反应是在熔封的玻璃管隔绝氧气氛的密闭环境中进行的，SPS烧结是在Ar或N2或抽真空下进行的。

10.按权利要求8所述的一类可用于热电材料的化合物的制备方法，其特征在于步骤(c)熔融反应时间为4～96小时。