[发明专利]一种制备纳米化Mg3Sb2热电材料的方法

说明书

本发明涉及一种制备纳米化Mg₃Sb₂热电材料的方法，它包括以下步骤：1）按Mg_3(1+0.04)Sb₂各原子化学计量比进行称量，然后将它们研磨混合均匀，将混合均匀的粉末压成块体；2）将步骤1）所得块体密封于玻璃管中，再将其放入反应炉中，得到单相Mg₃Sb₂化合物；（3）将上述所得产物研磨成粉末，进行氢化脱氢处理（HDDR，hydrogenation–disproportionation–desorption–recombination），得到纳米化的Mg₃Sb₂热电材料。本发明首次将氢化脱氢（HDDR）方法应用到纳米化Mg₃Sb₂热电材料的制备中，为今后更多Mg基热电材料的HDDR纳米化制备打下良好的基础。

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，具体涉及一种制备纳米化Mg₃Sb₂热电材料的方法。

背景技术

随着人类社会的发展，环境的破坏和化石能源的衰竭，已经成为人类高度关注的重大议题。可持续发展战略的提出，是顺应当下人类社会发展需求的一个前瞻性成果。为了减轻环境破坏与能源消耗的事态，全球很多科学工作者正在将其注意力集中在寻找和开发可再生的新能源上。

热电转换技术能够通过热电材料的Seebeck效应和Peltier效应实现电能和热能之间的直接转换，其作为一种环境友好型的能源转换技术在工业余热，汽车尾气废热等回收利用方面有着重要的应用前景。同时它还具有无传动部件、体积小、无噪音、可靠性好等优点。热电材料的转换效率主要由热电优值ZT决定，ZT=α²σT/κ，其中α为Seebeck系数、σ为电导率、κ为热导率、T为绝对温度。纳米化能够显著降低晶格热导率，优化热性能和热电优值。

Mg₃Sb₂体系的热电材料，具有较高的电性能和优异的热性能，因而具有较高的ZT值。同时，其拥有原料蕴藏丰富、价格低廉、无毒和无污染等优点。

目前，制备Mg₃Sb₂基热电材料主要采用熔融法、机械合金化法（球磨）结合放电等离子体烧结（SPS）。然而，Mg的高饱和蒸汽压和强反应活性，使得熔融法并不能精确地控制其组成（Mg的挥发和氧化等），而且不能得到纳米晶粒，机械合金化法（球磨）虽然较好地改善了Mg的挥发损失并且能够得到纳米晶粒，但是该法容易引入杂质和引起氧化。因此，一种能有效避免Mg挥发和引入杂质，并且能够得到纳米晶粒的方法对于制备Mg₃Sb₂热电材料来说，显得非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种制备纳米化Mg₃Sb₂热电材料的方法，这种方法具有组成控制好和重复性高等优点。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种制备纳米化Mg₃Sb₂热电材料的方法，它包括以下步骤：

1）按Mg_3(1+0.04)Sb₂各原子化学计量比进行称量，然后将称量好的Mg粉和Sb粉研磨混合均匀，将混合均匀的粉末压成块体；