[发明专利]一种特殊形貌的Ca3Co4O9/Ag复合陶瓷热电材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电材料的制备方法，尤其涉及一种特殊形貌的Ca₃Co₄O₉/Ag复合陶瓷热电材料制备方法。

背景技术

能源是人类活动的物质基础，是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力。工业革命后，在稳定能源供应的支持下，世界经济规模取得了较大增长，人类充分享受着能源带来的经济发展和科技进步等利益。而近年来由于需求的增大，煤、石油、天然气等主要的传统不可再生能源开始日益枯竭，这些矿物能源的过度使用还造成了环境的严重污染，威胁着人类的生存与发展。能源问题已上升到了国家的高度，也成为21世纪人类所共同关注的问题。

热电材料也叫温差材料，是一种通过内部载流子运动直接进行热电转换作用的功能材料。利用热电材料制成的热电转换元件具有结构简单、坚固耐用、无噪声、无振动、无机械部件、不需要冷媒、运行可靠等优点，尤其在环境问题日益突出的今天，更具有广泛的应用前景。热电材料的热电转换效率常用热电优值Z或无量纲优值ZT来表征，Z=S²ρ/κ，其中S为塞贝克系数，ρ为电阻率，κ为热导率。Ca₃Co₄O₉陶瓷热电材料由于具有较高的 Seebeck系数，同时热稳定性较好，可以在高温氧化气氛下长期工作，无毒性、无污染而成为研究的热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉的特殊形貌的Ca₃Co₄O₉/Ag复合陶瓷热电材料制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种特殊形貌的Ca₃Co₄O₉/Ag复合陶瓷热电材料制备方法，包括以下步骤：

⑴将Ca(NO₃)₂.4H₂O、Co(NO₃)₂.6H₂O与柠檬酸按照金属离子总摩尔数和柠檬酸摩尔数按1：1.1~1.3的比例混合后，加入溶剂无水乙醇，在20~40℃温度下加热搅拌15~20min使之完全溶解形成透明溶液；所述柠檬酸与所述无水乙醇的质量体积比为1：3.6；

⑵将所述透明溶液于60℃ 恒温水浴，缓慢蒸发,得到粉红色溶胶； 

⑶将所述溶胶在100~130℃温度下蒸发2h使之转变为粘滞的粉红色干凝胶后进行研磨，至100~150目后即得干凝胶粉；

⑷将所述干凝胶粉在850℃煅烧5 h 得到 Ca₃Co₄O₉粉体；

⑸将所述Ca₃Co₄O₉粉体与AgNO₃溶液按不同摩尔比混合后在70~80℃温度下加热搅拌30~40min，将水分蒸除，得到Ca₃Co₄O₉/ AgNO₃混合物；所述Ca₃Co₄O₉粉体与所述AgNO₃溶液的摩尔比是指Ca₃Co₄O₉ /Ag = 0.1、0.2、0.3；

⑹将所述Ca₃Co₄O₉/ AgNO₃混合物在750℃复煅烧3h，即得Ca₃Co₄O₉/Ag复合陶瓷热电材料。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本发明采用无水乙醇为溶剂，因此，减少了溶胶形成的时间，使操作更容易，而且也使得Ca₃Co₄O₉/Ag粉体分散均匀。

2、采用本发明方法获得的Ca₃Co₄O₉/Ag复合陶瓷热电材料，颗粒尺寸小且分布均匀。