[发明专利]一种碲化铋制冷材料的制备方法及其在水离子发生器的应用

权利要求书

1.一种碲化铋制冷材料的制备方法，其特征在于，所述碲化铋制冷材料包括N型碲化铋半导体和P型碲化铋半导体，所述N型碲化铋半导体材料的化学组成为Bi₂Te_2.7AsSe_0.3Sb_x，其中x＝0.01-0.1；所述P型碲化铋半导体的化学组成为BiSb_3-yCu_yTe₃，其中y＝0.06～0.10。

2.根据权利要求1所述一种碲化铋制冷材料的制备方法，其特征在于，所述碲化铋制冷材料的制备采用悬浮区熔法。

3.根据权利要求2所述一种碲化铋制冷材料的制备方法，其特征在于，所述N型碲化铋半导体材料的制备方法包括：

(1)按化学计量比称量Bi、Te、Se和Sb原料放置于石英管中混合均匀，在氮气保护下进行熔炼处理得到Bi₂Te_2.7Se_0.3Sb_x基体；

(2)将(1)中得到的Bi₂Te_2.7Se_0.3Sb_x在氮气保护下进行研磨得到粉末；

(3)将(2)中得到的粉末进行放电等离子烧结处理，得到所述N型碲化铋半导体材料。

4.根据权利要求3所述一种碲化铋制冷材料的制备方法，其特征在于，所述熔炼处理工业条件为：熔区宽度35～38mm，生长速度16～18mm/h，以1～3℃/min的升温速率升温至500～600℃，保温3～6h，然后以0.5～1.5℃/min的升温速率升温至650～800℃，保温6～8h，然后自然冷却至室温。

5.根据权利要求3所述一种碲化铋制冷材料的制备方法，其特征在于，所述Bi₂Te_2.7Se_0.3Sb_x基体研磨后粉末的粒径50nm。

6.根据权利要求3所述一种碲化铋制冷材料的制备方法，其特征在于，所述放电等离子体烧结压力为35～45MPa、温度为380～450℃，烧结时间为10～12min。

7.根据权利要求2所述一种碲化铋制冷材料的制备方法，其特征在于，所述P型碲化铋半导体材料的制备方法包括：

(1)按化学计量比称量Bi、Sb、Cu和Se原料放置于石英管中混合均匀，在氮气保护下熔炼；

(2)将(1)中的原料在850～1000℃下熔融处理12～15小时后在氮气保护下淬火处理，再在氮气保护下600～750℃下退火处理3-4天得到BiSb_3-yCu_yTe₃基体；

(3)将(2)中得到的样品通过研磨后粉末的粒径50nm，再采用放电等离子烧结技术加压烧结，得到P型碲化铋半导体材料。

8.根据权利要求7所述一种碲化铋制冷材料的制备方法，其特征在于，所述P型碲化铋半导体材料的制备烧结温度为450～600℃，烧结压力为60～70Mpa，烧结时间为5～10min。

9.根据权利要求5或7所述一种碲化铋制冷材料的制备方法，其特征在于，所述研磨方法为湿法研磨后再进行液体悬液分离。

10.一种如上述权利要求1-8任意一项所述碲化铋制冷材料的应用，其特征在于，所述碲化铋制冷材料利用帕尔贴效应，将所述N型碲化铋半导体材料和P型碲化铋半导体材料应用到水离子发生器中，提高水离子发生器的制冷性能。