[發(fā)明專利]一種鋅基銻化物納米結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210374580.1
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102863017A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李京波;孟秀清;李慶躍;李凱;池旭明;夏建白
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江東晶光電科技有限公司
• 主分類號: C01G19/00
• 分類號: C01G19/00;B82Y30/00
• 代理公司: 金華科源專利事務(wù)所有限公司 33103
• 代理人: 黃飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米結(jié)構(gòu)的制備方法類，具體是一種鋅基銻化物納米結(jié)構(gòu)的制備方法。

技術(shù)背景

熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料，由于具有構(gòu)造簡單、不需要冷媒或機(jī)械零組件、無噪音、溫度控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，而在車載與地?zé)岱矫婢哂袕V泛的應(yīng)用前景。衡量熱電材料性能的一個重要指標(biāo)是熱電系數(shù)ZT，目前熱電材料遇到的瓶頸是如何提高ZT值，納米材料的研發(fā)對提高熱電材料的熱電系數(shù)具有重要的價值。其中鋅基銻化物納米結(jié)構(gòu)中的Zn₄Sb₃和ZnSb在150和400℃分別具有高的熱電系數(shù)，尤其是Zn₄Sb₃，熱電系數(shù)高達(dá)1.3，是目前二元熱電材料中熱電系數(shù)最高的材料。從制備方法上講，合適的制備Zn₄Sb₃的方法主要有直接熱壓法，脈沖激光燒結(jié)法，溶膠-凝膠法等。但此類方法制備出的材料或者純度不夠高、存在分相或氧化現(xiàn)象，或者操作復(fù)雜，增加了實(shí)驗(yàn)或產(chǎn)業(yè)的成本。如，A.Denoix等（Journal?of?SolidState?Chemistry183(2010)1090–1094）通過溶膠-凝膠結(jié)合后真空退火處理的方法制備出了Zn₄Sb₃，但其在制備過程中一直通入保護(hù)氣體，操作復(fù)雜，能耗高；Sabine?Schlecht等（Inorgani?c?Chemi?stry,45（2006）1693-1697）也通過化學(xué)方法制備出了納米Zn₄Sb₃和ZnSb，但其采用的反應(yīng)溫度較高。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種簡單易行、晶體質(zhì)量高，且能獲得優(yōu)異熱電性能的鋅基銻化物納米結(jié)構(gòu)的制備方法，包括Zn₄Sb₃和ZnSb納米結(jié)構(gòu)的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下:

一種鋅基銻化物納米結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：以四氫呋喃（THF）和二甲基亞楓（DMSO）為溶劑，以純度在99.9％以上的高純鋅粉（Zn）、硼氫化納（NaBH₄）和三氯化銻（SbCl₃）為反應(yīng)溶質(zhì)制備而成。其中THF,DMSO,NaBH₄和SbCl₃均為分析純。

一種鋅基銻化物納米結(jié)構(gòu)的制備方法，具體是：

A、采用簡單的溶膠-凝膠方法，以純度在99.9％以上的高純Zn和SbCl₃做為反應(yīng)溶質(zhì)，以NaBH₄作為還原劑，向反應(yīng)容器內(nèi)加入Zn粉和NaBH₄，使Zn的在反應(yīng)系統(tǒng)中的濃度保持在0.1-0.3M之間，并加入THF溶劑，在開始反應(yīng)前首先用純度為99.99％以上的高純氬氣對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行徹底吹掃，以除去容器內(nèi)的空氣，然后在50-80℃回流攪拌30-60分鐘，形成溶液（a）；

B、稱取一定量的SbCl₃，溶于15-30ml?THF中，使SbCl₃在反應(yīng)系統(tǒng)中的濃度保持在0.05-0.2M之間，形成溶液（b）；

C、將溶液（b）加入到溶液（a）中，并用純度為99.9％以上的高純氬氣再次對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，然后在60-180℃回流攪拌15-30小時攪拌使其充分反應(yīng)；

D、反應(yīng)完畢后，停止對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行加熱，讓其自然降溫至室溫；

E、對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行離心，并用純度為99.5％的乙醇洗滌；

F、將離心后產(chǎn)物在70℃真空下烘干2-5小時；

G、將干燥后的樣品在200-400℃真空退火1-2小時。