[发明专利]一种快速制备CuFeSe2

说明书

一种快速制备CuFeSe₂的方法，按化学式CuFeSe₂的化学计量比，取Fe粉和Se粉在惰性气体保护下均匀混合，然后粉压成型，经烧结模具组装后在真空炉内460～540℃温度范围烧结并保温，在保温30～180min之后，随炉冷却至室温后取出样品。与现有技术相比，本发明采用真空高温烧结的方法，即可快速制备出单相的CuFeSe₂热电材料，样品均匀分布微孔。

技术领域

本发明属于热电材料技术领域，特别涉及一种快速制备CuFeSe₂的方法。

背景技术

热电材料是一种能够把热能和电能直接相互转换的半导体材料，采用热电材料做成的热电器件，可以利用各种余热来发电，也可以利用电能来实现制冷。热电材料在能源紧张和环保形势严峻的今天，具有广泛的应用前景，近年来成为新能源材料领域的研究热点之一。热电材料性能优劣，一般由无量纲的热电优值ZT值来表征，ZT＝S²σT/λ式中的S、σ、λ和T分别为Seebeck系数、电导率、热导率和绝对温度。从上述表达式可以看出高性能的热电材料要具有较高的Seebeck系数和较高的电导率，此外还需要具有较低的热导率。

二元结构的合金化合物CuFeSe₂是一种具有潜在应用价值的半导体材料，有研究表明CuFeSe₂的带隙很窄，常作为太阳能材料、锂电池电极材料和热电材料。合金化合物CuFeSe₂作为热电材料来研究的报道目前相对较少。由于元素Se具有易挥发的特点，因此合金化合物CuFeSe₂传统的制备方法是采用水热法或溶剂热法。

合金化合物CuFeSe₂传统的制备方法水热法或溶剂热法，制备过程复杂，需要对样品进行二次操作，从而不可避免的引入污染，不易制备出块体的CuFeSe₂合金化合物。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种快速制备 CuFeSe₂的方法，利用真空烧结和高温合金化，在较短的时间快速制备二元合金化合物CuFeSe₂，所得产物在室温下具有较好的电学输运性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种快速制备CuFeSe₂的方法，按化学式CuFeSe₂的化学计量比，取Cu粉、 Fe粉和Se粉在氩气保护下均匀混合，然后粉压成型，采用烧结模具组装后，在真空炉内烧结保温，随炉冷却至室温后取出。

采用的烧结模具由堵头、隔离材料和缸体组成，粉压成型的CuFeSe₂样品设于其中。

所述堵头采用纯铜或高锰钢材质；隔离材料采用氮化硼或氧化锆材质；缸体采用耐热钢或不锈钢材质。

所述粉压成型得到直径约a mm，高约h mm柱体样品；堵头直径和缸体样品内孔直径为(a+5)mm左右的标准螺纹孔，缸体的外径为样品直径a的1～6倍。

所述Cu粉、Fe粉和Se粉为4N纯度的平均粒度约为200目左右的粉体。

所述烧结采用真空气氛炉HMZ-1700-20。

所述烧结温度为460～540℃，保温时间为30～180min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)制备过程简单可靠，采用真空高温烧结的方法，快速制备出单相的 CuFeSe₂热电材料。

(2)实验得到的单相CuFeSe₂样品均匀分布微孔，样品内部晶体结构成空间立体网状。

附图说明