[发明专利]一种Cu2SnSe3热电材料的快速制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机材料制备技术领域，特别涉及一种快速制备Cu₂SnSe₃热电材料的方法。

背景技术

热电材料可实现热能和电能之间的相互转换，在太阳能发电、工业余热回收利用等领域具有重要的应用前景。现有高性能热电材料大多含有稀贵或者有毒元素(如Te、Pb)，不利于大规模应用。Cu₂SnSe₃是一类新型的热电材料，它既具有较好的热电性能，同时又不含有稀贵和有毒元素，因此在大规模商业化生产和应用方面具有很大潜力。

目前，Cu₂SnSe₃热电材料的制备，主要采用熔炼和烧结的方法，需要使用高温炉长时间加热，这不仅增加了制备时间和能耗，而且低熔点(221℃)的Se元素在长时间反应过程中会大量挥发，使最终制备的Cu₂SnSe₃产物因成分偏离化学计量比而性能恶化。因此，开发快速、高效、低能耗的新型制备方法，成为国内外研究者关注的焦点。因此，需要提供一种Cu₂SnSe₃热电材料的制备方法，该方法具有快速、高效节能的特点。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题在于提供一种Cu₂SnSe₃热电材料的制备方法，该方法具有快速、高效节能的特点。

为解决第一个技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种Cu₂SnSe₃热电材料的快速制备方法，其包括如下步骤：

1)将将Cu、Sn和Se粉末混合均匀并压制成反应物坯体，然后置于燃烧容器中；

2)将步骤1)所述燃烧容器置于反应设备中，并使燃烧容器高速旋转；

3)转速在1500-3000转/分时，点燃反应物。

优选地，所述反应物坯体中Cu、Sn和Se原子比Cu:Sn:Se＝2:1:3。

优选地，所述Cu粉、Se粉和Sn粉的质量纯度均大于等于99.5％。

所述燃烧容器为坩埚、陶瓷舟、X，优选为坩埚，更优选地为石墨坩埚。

优选地，采用钨丝点火方式将反应物坯体一端点燃。

在高速旋转时，点燃反应物，反应物即可自行维持燃烧反应，反应持续时间不超过10秒，反应结束后得到气孔率≤1％的致密Cu₂SnSe₃块体材料，其中不含有除Cu₂SnSe₃之外的其他晶相。

本发明的有益效果如下：

本发明的方法能够快速制备气孔率≤1％的致密Cu₂SnSe₃块体材料，纯度高，不含有除Cu₂SnSe₃之外的杂质。本发明通过在高速旋转时进行燃烧反应，直接一步就得到致密块体，不需要后续烧结。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例1所制备的Cu2SnSe3材料的XRD谱图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1.

将Cu、Sn、Se粉末按照原子比为Cu:Sn:Se＝2:1:3的比例混合均匀并压制成反应物坯体，将该坯体装入石墨坩埚并置于离心燃烧反应设备中。启动设备使石墨坩埚围绕主轴高速旋转，当转速达到1500转/分时，通过钨丝点火方式将反应物坯体一端点燃，点燃之后反应物即可自行维持燃烧反应，反应持续时间约8秒，反应结束后得到气孔率为0.8％的致密Cu₂SnSe₃块体材料。图1是所制备的Cu₂SnSe₃材料的XRD谱图，从中可以看出，该材料中不含有除Cu₂SnSe₃之外的其他晶相。

实施例2.