[发明专利]一种高品质因子低维氧化物纳米热电新材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于绿色环保型新能源转换半导体材料合成领域，具体涉及一种高品质因子低维氧化物纳米热电新材料的制备方法。 

背景技术

热能是我们日常生活中最常见和最普通的一种能源，从食物热能，人体体温，太阳热，家用电器运转致热(热流密度高于太阳热)，到汽车尾气余热和各种工业余热等等。有资料统计，我们日常生活中的一次能源的大约三分之二都作为废热排放掉了。同样，电能也是我们生活中最重要的能源形态，其中电能是各种形态能源中传输和使用最多，最为方便的一种。因此很多能源都在转变成电能之后才能更好，更方便地被人们广为利用。热电材料是一种利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换的半导体材料。与目前热电厂或核电厂中进行的热与电之间的转换相比，具有设备结构紧凑、性能可靠、运行时无噪声、无磨损、无泄漏、移动灵活等等优点，但是最为重要和最为关键的是热电材料提供给我们一种对环境友好的获取电能的方式。在化石燃料即将枯竭和温室气体造成全球气候异常的今天，开发这种绿色环保的新能源转换材料的意义就不言自明了。与太阳能和风能等自然资源相比，热温差发电不受气候和环境的影响，可以比较稳定的获取电能。 

温差致电和以电制冷的两种现象是由19世纪初塞贝克和珀耳帖两个人分别发现的。但是人们对热电材料的研究兴趣是开始于20世纪30年代以后，随着固体物理学的发展，尤其是半导体物理的发展，一些温差电系数较高的材料逐渐被发现，应用的曙光促使热电材料的研究迅速展开。目前应用较为广泛的是合金(Bi₂Te₃，PbTe等)，他们具有较高的转换效率，在室温和低温条件下效果较好，但在高温段经常出现不稳定，易氧化，且原材料价格贵，资源稀少，有毒等缺点。除此以外一些有点阵结构空位的新型化合物如：filled skutteruditeantimonides：La_0.9Fe₃CoSb₁₂(ZT_750K～0.9)，half-Heusler alloys，clathrates和Zn₄Sb₃(ZT_670K～1.3)也相继问世。此后，过渡金属氧化物也曾被尝试过，如：Na_0.75CoO₂(p-type，ZT_300K～0.1)，Ca₃Co₄O₉(p-type，ZT_300K～0.07)，但是其热电系数很低。 

1997年日本学者Terasaki等首次报导了钠钴复合氧化物NaCo₂O₄不仅具有很高的Seebeck系数，而且同时具有较低的电阻率和导电率，从而使人们对氧化物热电材料有了新的看法。此后，NiO基，Bi₂Sr₂Co₂O_x基，CaTiO₃基，ZnO基等材料因为良好的综合性能，已经引起人们的广泛兴趣，但受众多因素影响，目前氧化物基陶瓷热电材料的热电优值普遍较低，还有很多研究工作需要展开。