[发明专利]低热导金属性材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种低热导金属性材料，其具有以下化学式：Bi₃Ir₃O₁₁。本发明还提供一种制备本发明的低热导金属性材料的方法，其包括如下步骤：(1)将Bi₂O₃、Ir粉和KClO₄以1:2:2.5的摩尔比例在保护性气体环境中混合后充分研磨得到原料混合物；(2)将所述原料混合物密封包裹后，进行合成；(3)对合成后的样品块充分研磨并清洗、除杂、风干，得到低热导金属性材料。在300K时，Bi₃Ir₃O₁₁的热导率为0.6Wm^‑1K^‑1，电阻率为11.42×10^‑5Ωm。本发明提供的低热导金属性材料在电池电极、超电容、电催化、屏蔽涂层等领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学领域。具体地，本发明涉及一种低热导金属性材料及其制备方法。

背景技术

热导率(κ)是反应物质导热能力的量度，即单位时间内，在单位温度梯度下物体单位界面传输的热量。金属性相对绝缘性而言，宏观上反应出材料具有良好的导电能力。

原则上，基于Wiedemann-Franz(WF)定律，大多数金属材料的热导率归因于金属性化合物中电子的贡献。由于高密度的载热电子，金属性材料通常具有较高的热导率。因此，本征低热导率和金属性难以在材料中同时存在。

传统的金属性低热导材料集中在一些多孔型和组合型的复合材料，在电池电极、超电容、电催化、屏蔽涂层等领域具有广阔的应用前景。而近十年来，研究者们开发了一系列具有“电子晶体和声子玻璃”特征的热电材料，他们同样致力于寻找有如玻璃一样低的热导率，同时也具有类似于晶体一样良好的电性能材料体系，为降低材料本征热导和电阻率开辟了新的思路。

然而现有技术中的材料体系比较有限，且大多属于半导体合金体系及其固溶体。因此，探索低热导率的金属性材料依然是一个现实性的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新的低热导金属性材料。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的。

一方面，本发明提供一种低热导金属性材料，其具有以下化学式：Bi₃Ir₃O₁₁。

优选地，在本发明所述的低热导金属性材料中，所述低热导金属性材料的空间群为Pn-3，晶格常数为

优选地，在本发明所述的低热导金属性材料中，所述低热导金属性材料的XRD特征峰对应的晶格间距d值和晶面具有如下对应关系：

(111)面的(200)面的(221)面的(310)面的(311)面的(321)面的(431)面的

优选地，在本发明所述的低热导金属性材料中，所述低热导金属性材料的XRD特征峰对应的晶格间距d值和晶面具有如下对应关系：

(110)面的(211)面的(600)面的(750)面的

优选地，在本发明所述的低热导金属性材料中，所述低热导金属性材料的热导率在300K时为0.6Wm^-1K^-1。

优选地，在本发明所述的低热导金属性材料中，所述低热导金属性材料的电阻率在300K时为11.42×10^-5Ωm。

另一方面，本发明提供一种制备本发明的低热导金属性材料的方法，其包括如下步骤：

(1)将Bi₂O₃、Ir粉和KClO₄以1:2:2.5的摩尔比例在保护性气体环境中混合后充分研磨得到原料混合物；