[发明专利]一种热电材料及其制备方法及热电装置

说明书

本发明公开了一种热电材料及其制备方法及热电装置，热电材料包括有PbTe基材料，所述PbTe基材料中掺杂有Yb材料。Yb元素能够稳定存在于PbTe材料体系中，可以减小对载流子的散射，减小对体系内声子的散射，提高热电性能。

技术领域

本发明涉及新能源材料领域，尤其涉及一种热电材料及其制备方法及热电装置。

背景技术

随着煤炭、石油、天然气等不可再生化石燃料的枯竭，我们对环境友好型能源材料的需求越来越明显。半导体热电材料，能够高效率地通过材料两极端温差效应的影响，通过电子或者空穴等载流子在材料体系中的迁移来实现热能和电能的相互转化，具有无污染，无噪音，稳定等一系列优点，是不可多得的环境友好型能源转化材料。

热电材料的热电转化效率是用无量纲优值ZT来衡量的，ZT值越大，其热电转化效率越高。ZT＝S2σT/(κe+κL)，其中T是绝对温度，S是塞贝克系数，σ是电导率，κe是电子热导率，κL是晶格热导率，我们单独用功率因子PF＝S2σ来表征材料的电性能。

通过材料组分的选择，可以改变热电材料的热电转化效率，为热电材料的种类提供了更为广阔的空间和可能性。

发明内容

本发明提供一种热电材料及其制备方法及热电装置，旨在提升热电材料的热电性能。

本发明一方面提供一种热电材料，包括有PbTe基材料，所述PbTe基材料中掺杂有Yb材料。

在一种可实施方式中，所述材料中还包括有Na材料。

在一种可实施方式中，所述材料包括式1表示的化合物：式1，Yb_xPb_1-xTe_1-yNa_y，在式1中，0＜x＜0.1，0＜y＜0.05。

在一种可实施方式中，所述化合物的原料包括Yb、Pb、Te和Na，所述Yb、Pb、Te和Na的纯度均大于或等于99.99％。

本发明另一方面提供一种热电材料的制备方法，包括：将Yb、Pb、Te和Na在真空状态下加热至熔融状态，使所述Yb、Pb、Te和Na在熔融状态下反应得到熔融化合物；将所述熔融化合物进行第一次热处理，得到固体化合物。

在一种可实施方式中，所述将Yb、Pb、Te和Na在真空状态下加热至熔融状态，使所述Yb、Pb、Te和Na在熔融状态下反应得到熔融化合物，包括：将所述Yb、Pb、Te和Na加入石英容器中，将所述石英容器进行抽真空处理；加热所述石英容器开口处使所述石英容器的开口封闭；加热所述石英容器使所述Yb、Pb、Te和Na受热熔融，恒定温度使所述Yb、Pb、Te和Na在熔融状态下反应得到熔融化合物。

在一种可实施方式中，所述将所述熔融化合物进行第一次热处理，得到固体化合物，包括：将所述石英容器置于小于或等于0℃的环境中，冷却至室温；将冷却后的所述石英容器进行第一次淬火处理，得到固体化合物。

在一种可实施方式中，所述方法还包括，将所述固体化合物通过研磨后，进行第二次热处理，得到热电材料，包括：取出所述石英容器中的所述固体化合物，在玛瑙研钵中研磨至所述固体化合物呈粉末状；将呈粉末状的所述固体化合物放置在热压模具中恒温热压至所述呈粉末状的所述固体化合物成型，冷却至室温，得到的成型的热电材料。

在一种可实施方式中，包括：所述石英容器为石英管，用于加热所述石英管的设备为管式电阻加热炉。

在本发明所提供的一种热电材料及其制备方法中，通过在PbTe基材料中掺杂Yb材料，能够有效调控能带汇聚，

本发明另一方面提供一种热电装置，包括上述可实施方式中任一项所述的热电材料。