[發明專利]一種自均化快速制備Ag2Se塊體熱電材料的方法

有效

• 申請號: 201510336427.3
• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN104878234B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 唐新峰;楊東旺;姚磊;蘇賢禮;鄢永高
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C5/06;H01L35/34
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于熱電材料制備技術領域，具體涉及一種自均化快速制備Ag₂Se塊體熱電材料的方法。

背景技術

在材料科學領域，過渡金屬硫族化合物因其具有特殊的光電性質及化學特性引起了研究者廣泛的興趣，從而帶動了過渡金屬硫族化合物制備技術的發展。

在眾多過渡金屬硫族化合物中，化合物Ag₂Se一直是受到人們廣泛關注的物質之一。Ag₂Se是窄帶隙半導體材料，在406K發生可逆相變(正交晶系-體心立方晶系)，在相變前后，化合物的電性能發生突變，主要源于能帶結構的顯著變化。由于一級相變是瞬間完成的，使得化合物Ag₂Se可以用于制造熱可切換阻帶的光子晶體。

研究表明，偏離化學計量比的化合物Ag_2+δSe表現出巨磁阻效應，通過調節成分，可以改變巨磁阻效應表現顯著的溫度，以至于其在室溫亦能觀察到。巨磁阻效應具有非常廣泛的用途，廣泛使用于磁傳感、磁力計、電子羅盤、位置和角度傳感器、車輛探測、GPS導航、儀器儀表、磁存儲(磁卡、硬盤)等領域。

高溫相的化合物Ag₂Se是快離子導體，對于Ag₂Se化合物，高于406K時，Se原子構成體心立方結構，Ag⁺即可在Se原子框架的空隙中自由遷移。快離子導體又稱固體電解質，作為一種特殊而優良的導電材料正被廣泛用于能源工業、電子工業、機電一體化等領域。

化合物Ag₂Se在熱-電能源轉換領域同樣占據重要地位，屬于一種優良的熱電材料。目前，化合物Ag2Se、Ag2Te的合成方法主要集中在水熱法和溶劑熱法等，這些在溶液中制備Ag2Se、Ag2Te的方法，經常需要復雜的反應過程和嚴格的反應條件。更為遺憾的是，需要使用一些有毒的化學試劑，耗時耗能，污染環境。而采用常規的長時間的高溫熔融法、高溫固相反應法制備，則對設備要求苛刻，同時耗能，容易造成Se的缺失，難以精確控制成分。因此，尋求一種低成本超快速、簡便節能、綠色環保、可精確控制成分及微結構的Ag2Se制備技術顯得迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的是提供一種Ag₂Se塊體熱電材料的方法，其制備過程簡單、快速，可精確控制產物組分，適宜規模化生產。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種自均化快速制備Ag₂Se塊體熱電材料的方法，它以Ag粉和Se粉為原料，將原料進行混合，然后進行放電等離子活化燒結(Plasma Activated Sintering,簡稱“PAS”)，制得所述的Ag₂Se塊體熱電材料。

上述方案中，所述Ag粉和Se粉之間的摩爾比為(1.8-2):(1-1.1)。

上述方案中，所述放電等離子活化燒結溫度為400-550℃，保溫時間為1-10min，軸向壓力為20-50MPa，真空條件小于10Pa。

上述方案中，所述原料混合過程為將Ag粉和Se粉混合后進行簡單攪拌。

根據上述方案在10min內可以制得Ag₂Se塊體熱電材料。

上述方案中，所述自均化效果表現為：反應原料(Ag粉和Se粉)無需混合均勻，將其進行簡單攪拌，再經過PAS短時間燒結后，得到的塊體成分分布均勻，并未出現雜相。

根據上述方案制備的Ag₂Se塊體熱電材料的室溫ZT值超過0.6，為Ag₂Se化合物的規模化制備和大規模應用奠定了良好的基礎。

根據上述方案制備的Ag₂Se塊體熱電材料的致密度均在99％以上，一步得到了目標產物，同時實現了材料的致密化。

以上述內容為基礎，在不脫離本發明基本技術思想的前提下，根據本領域的普通技術知識和手段，對其內容還可以有多種形式的修改、替換或變更。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1)本發明首次公開了一種超快速制備Ag₂Se塊體熱電材料的方法，在幾分鐘內即可得到目標產物，同時一步實現了致密化，避免了傳統方法前期復雜的制備原料粉體的過程。