[发明专利]一种钾铜硫基热电材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于钾铜硫元素的热电材料化合物，其特征在于，所述热电材料化合物的化学组成为KCu_4-xS₃，其中，0.01≤x≤0.4。

2.根据权利要求1所述的热电材料化合物，其特征在于，在300℃到400℃之间的热电优值为0.01以上。

3.如权利要求1或2所述热电材料化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.在填满氩气或氮气惰性气体的手套箱中，按照摩尔比，即二硫化钾(K₂S):硫化亚铜(Cu₂S)：硫化铜(CuS)＝0.5：(1.5-x)：(1+x)，其中，0.01≤x≤0.4称取相应重量的二硫化钾粉末、硫化亚铜和硫化铜粉末；

b.将上述粉末混合后移入坩埚中，并在惰性气体条件下，真空封装在石英管中；

c.将上述石英管移入电炉中，加热到600-800℃，并保温3-10小时后冷却；

d.将上述石英管在400-600℃退火48-120小时后，冷却得到混合粉料；

e.将上述粉料进行机械研磨，并对所得热电化合物粉末进行放电等离子烧结，5-10分钟加热至350℃-500℃，在压力40-60MPa下保持4-10分钟，得到KCu_4-xS₃热电块体材料，其中，0.01≤x≤0.4。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤b所述坩埚为石墨坩埚或氮化硼坩埚。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤b所述石英管抽真空后内部压力为1-10000Pa。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤e所述烧结使用石墨模具，在模具内部及上下压头处喷涂氮化硼绝缘。

7.如权利要求1所述热电材料化合物在热电装置中的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述热电装置包括中高温区的热电发电或热电制冷装置。