技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫應(yīng)用的熱電材料及其制備方法，特別涉及Ca_2-xRE_xAg_2-ySb₂(RE=La,Ce,Pr,Nd,Sm)材料及制備方法，屬于新能源材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱電材料是指一類特殊的半導(dǎo)體化合物，利用這類材料人們可以方便地實(shí)現(xiàn)熱能和電能之間的相互轉(zhuǎn)換。換言之，通過(guò)熱電材料這一媒介，我們可以在兩端施以溫度差來(lái)產(chǎn)生電能，同時(shí)，也可以在兩端施以電壓從而產(chǎn)生溫度差。熱電材料的這一物理特性使它在發(fā)電和制冷方面有這極大的應(yīng)用前景，特別是在節(jié)能減排方面，通過(guò)將廢棄的熱能轉(zhuǎn)換可利用的電能，可以大大提高目前能源使用效率，并減緩因燃燒化石燃料而導(dǎo)致的溫室效應(yīng)。這些可利用的廢棄熱能包括汽車尾氣熱，工業(yè)生產(chǎn)和民用住宅的廢棄熱。同時(shí)，基于熱電材料的制冷器件由于不含機(jī)械泵活動(dòng)部件，因此更為安靜可靠，可進(jìn)行各種尺寸的加工，尤其適合微小，可靠，便攜制冷器件的應(yīng)用。

高溫應(yīng)用的熱電材料（通常指的是大于1000K）在航空航天、廢熱回收等領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用前景。當(dāng)前在高溫區(qū)效率較高已經(jīng)取得部分應(yīng)用的高溫?zé)犭姴牧现饕袃煞N：Si_x-Ge_y合金和Yb₁₄MnSb₁₁，但這兩類材料各自存在問(wèn)題，一是Si_x-Ge_y合金效率不高，其p型器件在高溫下只有熱電優(yōu)值(zT=0.6)的效率；二是Yb₁₄MnSb₁₁在空氣中敏感，材料難于制備，器件制作困難。上述存在的問(wèn)題限制了其應(yīng)用。參見Wood,C.Energy?Con?Version?Manage.1984,24,331.2.和Brown,S.R.;Kauzlarich,S.M.;Gascoin,F.;Snyder,G.J.Chem.Mater.2006,18,1873.。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)當(dāng)前高溫?zé)犭姴牧霞夹g(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種可應(yīng)用于高溫條件的熱電材料。本發(fā)明還提供了所述熱電材料的制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高溫?zé)犭姴牧希哂型ㄊ紺a_2-xRE_xAg_2-ySb₂，RE=La,Ce,Pr,Nd或Sm，x≤1,y≤1；加熱至1100℃無(wú)分解點(diǎn)和熔點(diǎn)；

所述Ca_2-xRE_xAg_2-ySb₂(RE=La,Ce,Pr,Nd,Sm)材料在空氣中穩(wěn)定。

所述Ca_2-xRE_xAg_2-ySb₂(RE=La,Ce,Pr,Nd,Sm)材料屬于六方晶系，P6₃mc空間群。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的高溫?zé)犭姴牧鲜窍铝兄唬?/p>

Ca_2-xCe_xAg_2-ySb₂(x=0.33,y=0.31)，Ca_2-xLa_xAg_2-ySb₂(x=0.18,y=0.15)，Ca_2-xPr_xAg_2-ySb₂(x=0.26,y=0.30)，Ca_2-xNd_xAg_2-ySb₂(x=0.28,y=0.27)，Ca_2-xSm_xAg_2-ySb₂(x=0.32,y=0.35)。

本發(fā)明所述的高溫?zé)犭姴牧希捎媒M成中的金屬單質(zhì)為原料通過(guò)高溫固相反應(yīng)或金屬助溶劑法制得多晶料，并通過(guò)放電等離子（SPS）燒結(jié)成型。

本發(fā)明所述的高溫?zé)犭姴牧系闹苽淇梢圆捎酶邷毓滔嘀苽浞椒ǎ部梢圆捎媒饘僦軇┲苽浞椒āＲ韵路謩e給予說(shuō)明。

一、高溫固相制備方法

根據(jù)本發(fā)明，一種高溫?zé)犭姴牧系闹苽浞椒ǎú襟E如下：