[发明专利]一种CoSbSe纳米片材料的制备方法及其应用

说明书

一种CoSbSe纳米片材料的制备方法及其应用，本发明属于纳米材料制备技术领域，它的目的是针对CoSbSe作为热电材料所存在的制备过程所需温度较高、时间较长、能耗较高的问题。CoSbSe纳米片的制备方法：一、对碳布进行超声清洗；二、按照化学计量比Sb:Se＝1:1的比例将锑粉和硒粉混合；三、将钴盐、尿素和氟化铵加入到超纯水中搅拌溶解；四、碳布浸入步骤三的反应液中水热反应；五、将锑硒粉混合物和前驱体一同放入石英管中，抽真空密封，分两个阶段加热反应，得到CoSbSe纳米片。本发明得到的CoSbSe纳米片所需的制备温度大幅度降低，所需的制备时间大幅度减少，有利于清洁高效制备CoSbSe纳米片。

技术领域

本发明属于纳米材料制备及清洁能源制备技术领域，具体涉及一种CoSbSe纳米片材料的制备方法及其应用。

背景技术

随着人类社会的发展与进步，化石能源的消耗和由此引发的环境污染问题变得日益严重。为了解决人类面临的能源和环境问题，减少能源浪费，提高能源使用效率，充分利用可再生能源和研究开发新型环境友好材料的工作已经迫在眉睫。在这其中，热电材料作为一种新型能源材料，具有发电和制冷两大主要功能，利用自然界温差和工业废热均可以达到热电发电的目的，从而提高能源使用效率，有效缓解能源短缺问题，降低化石能源的使用，减少有害气体的排放，对于缓解环境污染问题起到至关重要的作用。因此，近年来寻求高效、低价、储量丰富的新型热电材料成为能源、材料、凝聚态物理、化学等领域的热点。

CoSbSe作为一种新型的二维层状半导体材料，与CoPS具有相似的元素构成，其在热电材料方面的应用前景，受到了较多的关注。但是目前其制备方法单一，而且制备过程复杂，合成温度和时间较高，能源消耗较大。因此发展一种高效可行的CoSbSe纳米片热电材料对其应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对CoSbSe作为热电材料所存在的制备过程所需温度较高、时间较长、能耗较高的问题，而提出了一种较为简单高效的CoSbSe纳米片的制备方法，采用该方法制备有效改善了以上问题。

本发明CoSbSe纳米片的制备方法按下列步骤实现：

一、对碳布进行超声清洗，得到清洗后的碳布；

二、按照化学计量比Sb:Se＝1:1的比例将锑粉和硒粉混合，研磨后得到锑硒粉混合物；

三、将钴盐、尿素和氟化铵加入到超纯水中搅拌溶解，得到反应液；

四、将清洗后的碳布浸入步骤三的反应液中，在100～160℃下水热反应6～10h，反应结束后取出碳布，清洗干燥后得到前驱体；

五、将锑硒粉混合物倒入石英管中，将前驱体一同放入石英管中，使锑硒粉混合物覆盖在前驱体表面，将石英管中真空度抽至1×10^-5Pa以下并密封，放入箱式炉，箱式炉升温过程分为两个阶段，第一阶段是以3～10℃/min的升温速率将炉温升到350～400℃，并保温20～40min，得到锑硒固溶体，第二阶段是以1～5℃/min的升温速率升温到700～800℃，并保温处理，自然冷却后取出碳布，清洗干燥后得到CoSbSe纳米片。

本发明CoSbSe纳米片的应用是将CoSbSe纳米片材料作为热电材料。

本发明所述的CoSbSe材料的制备方法是先通过水热的方法在导电碳布上合成Co的前驱体，之后加热锑硒固溶体，在真空密闭的条件下升华后锑、硒蒸汽与Co的前驱体在高温下发生反应，得到最终的CoSbSe纳米片。与现有高温固相合成的CoSbSe纳米片相比，本发明得到的CoSbSe纳米片所需的制备温度大幅度降低，所需的制备时间大幅度减少，有利清洁高效制备CoSbSe纳米片。

本发明CoSbSe纳米片的制备方法包括以下有益效果：

1、本发明CoSbSe纳米片包含的元素均为储量丰富的元素，价格低廉，环境友好，原料来源广泛，化学性质稳定；