[發明專利]一種環境友好型碲化錫基熱電材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710020393.6
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106904972B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 裴艷中;李文;鄭靈浪
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B35/515
• 分類號: C04B35/515;C04B35/622;H01L35/16
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

1.一種環境友好型碲化錫基熱電材料，其特征在于，其化學式為Sn_0.89Mn_0.14Te(Cu₂Te)_0.05，所述碲化錫基熱電材料實現能帶兼并提升電輸運性能和引入間隙原子缺陷結構散射聲子降低晶格熱導率。

2.一種如權利要求1所述環境友好型碲化錫基熱電材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)真空封裝：以純度大于99.99％的單質元素Sn、Mn、Cu、Te按化學式Sn_0.89Mn_0.14Te(Cu₂Te)_0.05中的化學計量比進行配料，并真空封裝在石英管中；

(2)熔融淬火：將裝有原料的石英管加熱，使原料在熔融狀態下進行充分反應，隨后淬火，得到鑄錠；

(3)退火淬火：將步驟(2)所得鑄錠重新真空封裝在石英管中，并加熱，進行高溫退火，隨后淬火，得到鑄錠；

(4)熱壓燒結：將步驟(3)所獲得的鑄錠研磨成粉末，進行真空熱壓燒結，隨后緩慢降溫得到的片狀塊體材料即為環境友好型碲化錫基熱電材料；

步驟(2)中以每小時150～200℃的速率將石英管從室溫升溫至850～900℃并保溫6小時，使原料在熔融狀態下得到充分的反應；

步驟(3)中以每小時150～200℃的速率將石英管從室溫升溫至650～700℃并保溫2～4天，進行熱處理；

步驟(1)、步驟(3)及步驟(4)中所述的真空的絕對真空度均不大于10^-1Pa。

3.根據權利要求2所述的環境友好型碲化錫基熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，將石英管以每小時200℃從室溫升溫至850℃。

4.根據權利要求2所述的環境友好型碲化錫基熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，將石英管以每小時200℃從室溫升溫至677℃，并保溫3天，進行退火。

5.根據權利要求2所述的環境友好型碲化錫基熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，將鑄錠研磨成粉末，置于石墨模具中，利用感應加熱，以每分鐘100～300℃的速率升溫至650～700℃，調節壓力為60～80MPa，并恒溫恒壓處理30分鐘，進行真空熱壓燒結，隨后以每分鐘50℃的速率緩慢冷卻降至室溫，即可制得環境友好型碲化錫基熱電材料。

6.根據權利要求5所述的環境友好型碲化錫基熱電材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，燒結的溫度為677℃，燒結所用壓力為70MPa。