[发明专利]一种界面包覆优化碲基复合材料热电性能的方法

摘要

一种界面包覆优化碲基复合材料热电性能的方法，属于热电材料制备的领域，其特征在于以碲块、金属化合物和还原剂为原料，采用界面包覆的方法在碲晶界处形成Ni‑Te异质结构能量势垒，过滤低能载流子提高功率因子，散射声子降低热导率，进而提高碲基复合材料的热电性能。该方法是先将碲块在真空石英管中进行熔炼，然后依次经过淬火处理、退火处理和研磨后得到碲单质粉体；再将碲单质粉体与配置的还原液在超声发生器中进行反应，得到的反应产物经烘干和烧结后制得碲基复合材料。其优点及用途在于：通过改变还原液的浓度，可以调整Ni‑Te界面能量势垒的高度，进而调控碲基复合材料的热电性能。

主权项

1.一种界面包覆优化碲基复合材料热电性能的方法，其特征在于以碲块、金属化合物和还原剂为原料，采用界面包覆的方法在碲晶界处形成Ni‑Te异质结构能量势垒，过滤低能载流子提高功率因子，散射声子降低热导率，进而提高碲基复合材料的热电性能；该方法是先将碲块在真空石英管中进行熔炼，然后依次经过淬火处理、退火处理和研磨后得到碲单质粉体；再将碲单质粉体与配置的还原液在超声发生器中进行反应，得到的反应产物经烘干和烧结后制得碲基复合材料，具体反应步骤如下：1）将纯度≥99.999wt.%的碲块密封于真空度＜10‑3Pa的真空石英管中，在450‑500℃熔炼10‑12h后得到块体1；块体1经室温水淬后得到块体2；块体2在400‑450℃退火72h得到块体3；将块体3研磨成粉体1，粒度≤45微米；将粉体1在浓度为20wt.%氢氟酸溶液中进行敏化处理0.5‑1h，用无水乙醇清洗3‑5次，然后在75‑80℃下烘干2‑3h，得到粉体2；2）按照质量比6:9:1.6:4.8:8依次称取纯度≥98.5wt.%，粒径≤800μm的硫酸镍晶体、纯度≥99wt.%，粒径≤500μm的次磷酸钠晶体、纯度≥99wt.%，粒径≤500μm的柠檬酸钠晶体、纯度≥99wt.%，粒径≤45μm的焦磷酸钠晶体和纯度≥85wt.%的三乙胺醇，将上述四种晶体分别溶解于8‑10mL去离子水中形成硫酸镍溶液1、次磷酸钠溶液2、柠檬酸钠溶液3、焦磷酸钠溶液4；依次将硫酸镍溶液1、次磷酸钠溶液2、焦磷酸钠溶液4、三乙醇胺加入柠檬酸钠溶液3中，加入去离子水定容至50mL，获得浓度为0.3‑0.9g/ml的混合液5；3）将粉体2和混合液5按照5g:50mL比例混合后，置于超声发生器中反应10‑20min；将反应产物用去离子水洗涤3‑5次，在100‑110℃烘干2‑3h时间，得到粉体3；4）将粉体3装入石墨模具中进行烧结，烧结温度410‑450℃，压力40‑45MPa，保温时间10‑15min，然后关闭电源，随炉冷却获得块体样品1，并对其热电性能进行测试。