[實用新型]層狀結構納米熱電體

無效

• 申請號: 201020297568.1
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN201663181U
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 周楠;徐英操;沈玥
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本實用新型涉及一種層狀結構納米熱電體，屬于半導體熱電材料技術領域。

背景技術

利用溫差熱效應發電是一種新型節能環保技術，它是一種將熱電材料的溫差資源直接轉化成電能的能量轉化方式。與目前使用傳統方式獲取電能的方式相比，溫差熱效應發電不需要工作介質，能夠直接、靜態的運行，因無活動部件，它具有環保無噪音和高度的可靠性，許多低溫和高溫下工作的設備，如鍋爐、汽車發動機和液化天然氣儲運罐等都可以作為其溫差的提供者，來實現發電。這種發電方式既可以單獨使用，也可以作為成熟工藝設備的輔助節能手段，應用領域十分廣闊。

現有熱電材料的轉換效率偏低，熱電理論的研究表明，熱電材料的轉換效率與電導率和Seebeck系數成正比，與熱導率成反比。由于電導率、Seebeck系數與熱導率這三個物理量存在內在的關聯，因此不能通過單獨改變其中的一項來提高熱電材料的轉換效率，這成為限制熱電材料應用的主要瓶頸。近年來，人們開始將納米技術應用于熱電材料。將已知的熱電材料制成超晶格薄膜和納米薄膜的形式，利用其納米限域效應提高材料的電導率；同時，利用材料中大量存在的界面來散射聲子，降低材料的熱導率。這種方式對熱電材料性能的提高較為顯著，但成本昂貴、技術復雜，難以大量生產和廣泛使用。并且，由于熱電材料往往需形成大塊材料，在將納米粒子壓制成為塊體的過程之中，粒子間界面的消失會使納米限域效應無從發揮，由此，則無法實現對熱電材料的電導率的提高。

發明內容

本實用新型是為了解決現有熱電材料的轉換效率低的問題，而提供一種層狀結構納米熱電體。

本實用新型由多層熱電材料或半導體導電材料的納米片狀基體和多層熱電材料或半導體導電材料的納米修飾層組成，所述納米片狀基體與納米修飾層依次相間隔配合形成塊體，納米片狀基體與納米修飾層采用不同的材料。

納米片狀基體的材料為Sb₂Te₃、Ag、Co或Cu；納米修飾層的材料為Bi₂Te₃、Ag、Co或Cu。

本實用新型的優點是：本實用新型利用納米級厚度的薄片材料作為納米片狀基體，然后在其上沉積第二相納米修飾層，使其形成層狀結構，并壓成塊體，使塊體中形成大量類似超晶格的多層微結構。它通過在材料內部建立一維或二維的勢壘與勢阱，迫使在溫度場中載流子只能在勢阱中運動，此外界面附近存在高載流子密度，從而賦予材料高的Seebeck系數；同時利用材料中大量存在的界面來散射聲子，降低材料的熱導率；利用超晶格熱電材料的原理來提高其電導率，從而，大大提高了熱電材料的轉換效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式由多層熱電材料或半導體導電材料的納米片狀基體1和多層熱電材料或半導體導電材料的納米修飾層2組成，所述納米片狀基體1與納米修飾層2依次相間隔配合形成塊體，納米片狀基體1與納米修飾層2采用不同的材料。

具體實施方式二：本實施方式與實施方式一的不同之處在于納米片狀基體1的材料為Sb₂Te₃、Ag、Co或Cu；納米修飾層2的材料為Bi₂Te₃、Ag、Co或Cu。

本實施方式中納米片狀基體1的材料為一種已知的熱電材料或一種半導體導電材料；納米修飾層2的材料為一種與納米片狀基體1不同的熱電材料或一種半導體導電材料。

材料的合成：

一、采用溶劑熱法合成金屬碲化物Sb₂Te₃納米片狀基體1：按化學計量比稱取3.33mmol?SbCl₃·5H₂O、5mmolTe粉及10mmolKOH，混合后加去離子水溶解，充分攪拌后，加入按化學計量比為4倍的聯胺N₂H₄·H₂O，后轉移至15ml規格的反應釜，使填充度在85%左右，然后在240℃烘箱中反應48小時。反應結束后，將反應所得的懸濁液用去離子水水洗三次，使其pH在7左右，然后用少量無水乙醇清洗一遍，最后在40℃空氣條件下烘干得到Sb₂Te₃納米片粉末。