[发明专利]一种纳米SiO2均匀包覆的Zn4Sb3粉体的制备方法

摘要

本发明涉及一种纳米SiO₂均匀包覆的Zn₄Sb₃粉体及制备方法。该方法是先在真空下熔融高纯金属Zn粉和Sb粉的混合物，冷凝结晶得到单相β－Zn₄Sb₃化合物的铸体，研磨、过筛得到β－Zn₄Sb₃粉体；对β－Zn₄Sb₃粉进行表面处理，然后用酸碱调节剂调pH值，得到活化的β－Zn₄Sb₃粉的悬浊液；移入到三口烧瓶中，在强烈搅拌下缓慢升温；尔后以一定速率加入适量正硅酸乙酯和乙醇的混合溶液，正硅酸乙酯发生水解反应形成纳米SiO₂，经过沉淀吸附过程得到纳米SiO₂均匀包覆的β－Zn₄Sb₃粉体。本发明不仅具有低成本、操作简易、纳米SiO₂包覆均匀、环境友好等特点，还可以大幅度降低β－Zn₄Sb₃化合物的热导率，从而有利于提高β－Zn₄Sb₃化合物的热电传输特性。

主权项

1.一种纳米SiO2均匀包覆的Zn4Sb3粉体的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)熔融法制备单相β-Zn4Sb3粉体：(1)按名义组成为Zn4.1Sb3计算高纯金属Zn粉和高纯金属Sb粉的用量并准确称量，均匀混合后密封于真空度低于10-1MPa的真空石英管中，高纯金属Zn粉的纯度≥99.999％(质量)，高纯金属Sb粉的纯度≥99.99％(质量)；(2)上述真空石英管置于熔融炉内，以0.5～5K/min的升温速率从室温升至1000～1100K，真空熔融2～4h，随炉冷却至室温，得到单相β-Zn4Sb3化合物的铸体；(3)上述单相β-Zn4Sb3化合物的铸体经研磨、过筛，得到平均粒径为5～7μm的单相β-Zn4Sb3粉体；2)纳米SiO2均匀包覆的Zn4Sb3粉体的制备：(1)按单相β-Zn4Sb3粉体与pH＝4～6的酸性表面活化剂的比为10g∶50～150ml，称取单相β-Zn4Sb3粉体，加入至pH＝4～6的酸性表面活化剂中，在磁力搅拌作用下，单相β-Zn4Sb3粉体被酸性表面活化剂处理2～30min，得到悬浊液，然后用摩尔浓度为0.001～0.1mol/L的酸碱性调节剂将悬浊液的pH值调至10～12，得到活化β-Zn4Sb3粉的悬浊液；(2)将活化β-Zn4Sb3粉的悬浊液转移至三口烧瓶中，在强烈搅拌下加热控温至40～70℃；(3)按单相β-Zn4Sb3粉体与正硅酸乙酯和乙醇的混合溶液的比为10g∶100～400ml，量取正硅酸乙酯和乙醇的混合溶液，并转移至恒压漏斗中，其中正硅酸乙酯与乙醇的体积比为1∶200～800；在强烈搅拌下用恒压漏斗将正硅酸乙酯和乙醇的混合溶液以5～10滴/min的恒定速度滴入步骤2)的(2)所述的三口烧瓶中，温度控制为40～70℃，正硅酸乙酯发生水解反应转变成纳米SiO2并均匀沉淀吸附在β-Zn4Sb3粉的活化表面上，形成纳米SiO2均匀包覆β-Zn4Sb3粉的悬浊液；(4)继续强烈搅拌2～4h，并将温度控制为40～70℃，使水解反应和沉淀吸附过程充分彻底；(5)停止加热，待悬浊液温度降至室温后，反复离心、水洗后，真空干燥，得到纳米SiO2均匀包覆的Zn4Sb3粉体。