[發(fā)明專利]一種界面包覆優(yōu)化碲基復合材料熱電性能的方法

有效

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• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109599478B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設計）人: 陳少平;徐禮彬;樊文浩;李蓉;王文先;吳玉程;孟慶森
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H10N10/852
• 分類號: H10N10/852;H10N10/01
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

1.一種界面包覆優(yōu)化碲基復合材料熱電性能的方法，其特征在于以碲塊、金屬化合物和還原劑為原料，采用界面包覆的方法在碲晶界處形成Ni-Te異質結構能量勢壘，過濾低能載流子提高功率因子，散射聲子降低熱導率，進而提高碲基復合材料的熱電性能；該方法是先將碲塊在真空石英管中進行熔煉，然后依次經過淬火處理、退火處理和研磨后得到碲單質粉體；再將碲單質粉體與配置的還原液在超聲發(fā)生器中進行反應，得到的反應產物經烘干和燒結后制得碲基復合材料，具體反應步驟如下：

1）將純度≥99.999wt.%的碲塊密封于真空度＜10^-3Pa的真空石英管中，在450-500℃熔煉10-12h后得到塊體1；塊體1經室溫水淬后得到塊體2；塊體2在400-450℃退火72h得到塊體3；將塊體3研磨成粉體1，粒度≤45微米；將粉體1在濃度為20wt.%氫氟酸溶液中進行敏化處理0.5-1h，用無水乙醇清洗3-5次，然后在75-80℃下烘干2-3h，得到粉體2；

2）按照質量比6:9:1.6:4.8:8依次稱取純度≥98.5wt.%，粒徑≤800μm的硫酸鎳晶體、純度≥99wt.%，粒徑≤500μm的次磷酸鈉晶體、純度≥99wt.%，粒徑≤500μm的檸檬酸鈉晶體、純度≥99wt.%，粒徑≤45μm的焦磷酸鈉晶體和純度≥85wt.%的三乙胺醇，將上述四種晶體分別溶解于8-10mL去離子水中形成硫酸鎳溶液1、次磷酸鈉溶液2、檸檬酸鈉溶液3、焦磷酸鈉溶液4；依次將硫酸鎳溶液1、次磷酸鈉溶液2、焦磷酸鈉溶液4、三乙醇胺加入檸檬酸鈉溶液3中，加入去離子水定容至50mL，獲得濃度為0.3-0.9g/ml的混合液5；

3）將粉體2和混合液5按照5g:50mL比例混合后，置于超聲發(fā)生器中反應10-20min；將反應產物用去離子水洗滌3-5次，在100-110℃烘干2-3h時間，得到粉體3；

4）將粉體3裝入石墨模具中進行燒結，燒結溫度410-450℃，壓力40-45MPa，保溫時間10-15min，然后關閉電源，隨爐冷卻獲得塊體樣品1，并對其熱電性能進行測試。

2.按照權利要求1所述的一種界面包覆優(yōu)化碲基復合材料熱電性能的方法，其優(yōu)點及用途在于：通過改變混合液5的濃度，調整Ni-Te界面能量勢壘的高度，進而調控碲基復合材料的熱電性能。