[发明专利]一种通过引入稳定的纳米异质结提高p型SnTe基材料热电性能的方法

权利要求书

1.一种通过引入稳定的纳米异质结提高p型SnTe基材料热电性能的方法，其特征在于：在p型SnTe基材料中引入n型的碳包覆PbTe纳米颗粒，构建为纳米异质结，从而提高p型SnTe基材料的热电性能。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、真空封管熔炼法制备Sn_1-xM_xTe合金粉末

按化学计量比称取纯度不低于99.99％的Sn、Te和M粒置于石英管中，对石英管进行密封；然后将封好的石英管置于马弗炉中，以5～30℃/min的升温速率升温至1000～1200℃，保温4～24h，使得原料在熔融状态完全合金化，获得Sn_1-xM_xTe合金粉末；

步骤2、水热法制备PbTe纳米颗粒

称取适量NaOH溶于去离子水中，并将溶液置于磁力搅拌器上持续搅拌，搅拌过程中依次缓慢加入原料NaBH₄、Pb(CH₃COO)₂·3H₂O和TeO₂，继续搅拌均匀，获得澄清的混合溶液；将所得混合溶液移入反应釜中，并将反应釜放置在鼓风干燥箱中150～180℃保温24～36h；待反应釜冷却至室温后，对反应釜中的混合溶液进行反复清洗离心，然后将离心液使用稀硝酸浸泡30～60min，最后将反应产物置于真空干燥箱中60～70℃保温20～24h，获得PbTe纳米颗粒；

步骤3、PbTe纳米颗粒表面的包覆处理

将步骤2制备的PbTe纳米颗粒分散在去离子水中，并放置在磁力搅拌器上持续搅拌，同时加入多巴胺盐酸盐；搅拌30～90min后，向所得混合溶液中加入20mmol/L的缓冲剂三氨基甲烷溶液；反应3～6h后，使用去离子水和无水乙醇对反应物进行反复的离心和清洗，获得表面包覆聚多巴胺的PbTe纳米颗粒，即PbTe@PDA；

步骤4、Sn_1-xM_xTe-y％PbTe@C粉末的制备

按照(100-y)％：y％的质量比，将Sn_1-xM_xTe合金粉末与PbTe@PDA在乙醇中常温混合搅拌4～24h，随后将溶液置于真空干燥箱内，在50～70℃下干燥48～72h；然后将混合粉末置于管式炉中，在氢氩混合气氛中300℃退火3小时，即获得包覆层碳化的Sn_1-xM_xTe-y％PbTe@C粉末；

步骤5、Sn_1-xM_xTe-y％PbTe@C粉末的烧结

将步骤4得到的Sn_1-xM_xTe-y％PbTe@C粉末置入石墨模具中进行放电等离子烧结，烧结完成后即获得目标产物。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1中，M为Sb、Bi、Mg、Mn、In、Cd、Hg和Ge中的至少一种，x＝0～0.10。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1中，是利用氢氧发生机对石英管进行密封，先用机械泵预抽真空，再用分子泵抽真空至10^-5Torr并封管。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2中，NaOH、去离子水、NaBH₄、Pb(CH₃COO)₂·3H₂O和TeO₂的用量比为1.2g：30mL：0.9g：3mmol：3mmol。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤3中，PbTe纳米颗粒、去离子水、多巴胺盐酸盐、缓冲剂三氨基甲烷溶液的用量比为0.3g：200mL：0.3g：200mL。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤4中，y＝1～15。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤4中，退火使用的氢氩混合气氛中氢气的体积分数为5％。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤5中，所述放电等离子烧结的烧结温度为550℃、保温时间为5min、升温速率为50℃/min。