[發明專利]一種碲化鉛基熱電涂層材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210561157.2
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN102995088A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 王德喜
• 申請（專利權）人: 沈陽瑞康達科技有限公司
• 主分類號: C25D9/08
• 分類號: C25D9/08
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于熱電材料領域，具體涉及一種碲化鉛基熱電涂層材料的制備方法。

背景技術：

熱電材料是一種利用熱電效應（也叫帕爾貼塞貝克效應）直接將熱轉變成為電或反過來將電轉變為溫差的功能材料。熱電材料能將電能與熱能相互轉換，可用于熱電和磁電功能材料，是制備固態電制冷器件、溫差發電器件和磁電器件的重要材料。表征熱電材料性能的指標是材料的“優值系數”(figure?of?merit)?Z?,它被定義為:?Z?=α²σ/κ，其中:α為Seebeck?系數，σ為電導率，κ為熱導率，熱電材料的優值系數可分為兩部分:功率因子(power?factor)α²σ反映材料的電性能，熱導率κ?反映材料的導熱性能。

熱電材料有氧化物型和合金型，其中金屬氧化物具有高的熱穩定性和化學穩定性，可以在高溫以及氧氣氛中使用，并且大多數氧化物都無毒、無污染、環境友好，是一種具有廣闊應用前景的環境友好型熱電材料，氧化物型熱電材料的優點是使用環境溫度高，可在500-1100K環境下使用，缺點是導電性差，使得優值系數比較低，而且熱電轉換效率也不高，僅有6?%～11%，常用的氧化物型熱電材料有(Zn_1-?x?Al_x)O，(Zn_1-yMg_y)_1-x?AlO?，(?Ca_1-xBi_x)?MnO_3?CdIn_2-x?Sn_xO₄，Cd₂SnO₃，Cd₂Sn_1-xSb_xO₄，In₂Te_1?-xRe_xO₄，NaCo₂O₄?和?CuAlO₂。合金或者金屬間化合物性熱電材料有：β-Zn₄Sb₃，Β-FeSi?，Mg₂Si_，Bi_1-xSb_x，Bi₂Te₃，Sb₂Te₃?and?(Bi_1-xSb_x)₂Te₃，Bi₂Se₃?and?Bi₂Te_3-ySe_y，PbSe?and?PbSe_1-xTe_x，CoSb₃和SiGe等，其最大優點是導電性好優值系數高，熱電轉化效率也比較高，達到10%～15%，但是不能在很高的溫度和氧化性較強的環境中使用，其適宜的溫度是300-500K，金屬間化合物的一個顯著缺陷是熱導率偏高，一般采用置換或多元合金化的方法來降低其熱導率。

PbTe是一種較好的熱電材料，具有NaCl晶體結構且被廣泛應用于中溫范圍內的傳統熱電材料，其使用溫度可達到673K，15%～21%，但是優值系數不高，因此常需要摻雜其他元素填充，填充的原子越小、質量越大，它們產生的散射效應就越大、越無序，晶格熱導率的降低就越明顯，便能提高優值系數。例如摻雜Ag和Sb后的PbTe是其衍生物AgPb_mSbTe_2+m和AgSbTe₂形成的固溶體，AgPb₁₈SbTe₂₀塊體材料在800K時的ZT值達到2.2，這是因為Ag⁺、Sb³⁺?取代了晶格中的Pb²⁺，使得晶格發生畸變，PbTe晶格中存在富Ag-Sb納米晶區域，形成的量子點，能有效降低晶格熱導率，從而提高ZT值。