[發明專利]一種Cu2-x

有效

• 申請號: 202010785187.6
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111883642B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 韓廣;楊美玲
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01L35/34
• 分類號: H01L35/34;H01L35/16;C01G3/12;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 重慶晟軒知識產權代理事務所(普通合伙) 50238
• 代理人: 王海鳳

本發明涉及一種Cu_2?xS基熱電材料及溶劑熱制備方法，該方法包括S1將Na₂S·9H₂O加入到裝有乙二醇的對位聚苯或聚四氟乙烯反應罐中，充分攪拌至溶解；S2按照CuCl與Na₂S·9H₂O的摩爾比為2:1~1.7:1的比例向S1中溶液中加入CuCl混合均勻；S3將所述反應罐密封，隨后裝入溶劑熱鋼制外罐中；S4將密封的溶劑熱反應釜在干燥箱中加熱反應得到樣品；S5將S4得到的樣品進行清洗與離心收集，并在40~80oC下真空干燥2~24 h；S6將S5得到的Cu_2?xS基納米粉末燒結成塊體，即得到Cu_2?xS基熱電材料。該方法采用溶劑熱法，采用Cu和S的鹽類作為前驅體，合成溫度低、操作簡便、可宏量制備。

技術領域

本發明屬于熱電能源轉換材料領域，具體涉及一種Cu_2-xS基熱電材料及溶劑熱制備方法。

背景技術

熱電材料是一種能夠實現熱能與電能之間直接、相互轉化的能量轉換材料，在廢熱回收發電及熱電制冷等領域的應用前景廣闊，近年來受到學術界和工業界的廣泛關注和研究。衡量材料熱電能源轉效率的重要指標是其無量綱熱電優值，ZT = S²σT/κ，其中S是Seebeck系數，σ是電導率，T是絕對溫度，κ是熱導率。高性能熱電材料需要具有優異的功率因子（S²σ）和低熱導率。熱電研究者一方面去提升經典熱電材料的熱電性能（例如，制備納米結構，增強聲子散射，從而獲得低熱導率），一方面則去開發新型本征高性能熱電材料。

近年來，Cu₂S基類液態材料因低毒性、高儲量、低熱導率而受到熱電領域的廣泛關注。研究表明，在Cu₂S中引入Cu空位（即形成Cu_2-xS），可大幅提升功率因子，從而將1000 K的ZT值從0.7提升至1.7。目前，制備Cu_2-xS熱電材料的方法主要是高溫熔融法和球磨法，這些方法均需要高純度、高成本的單質原材料，并且無法控制納米尺度的微觀形貌。為促進Cu_2-xS基材料的熱電應用，需要發展一種低制備溫度、低成本、無需高純單質原材料、且能有效控制納米形貌的可控合成方法。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供一種Cu_2-xS基熱電材料及溶劑熱制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種Cu_2-xS基熱電材料的溶劑熱制備方法，包括如下步驟：

S1: 將Na₂S·9H₂O加入到裝有乙二醇的對位聚苯或聚四氟乙烯反應罐中，充分攪拌至Na₂S·9H₂O溶解；

S2: 按照CuCl與Na₂S·9H₂O的摩爾比為2:1~1.7:1的比例，向S1中的Na₂S乙二醇溶液中加入CuCl，并充分混合均勻；

S3: 將對位聚苯或聚四氟乙烯反應罐密封，隨后裝入溶劑熱鋼制外罐中；

S4: 將密封的溶劑熱反應釜在室溫情況下置于干燥箱中，干燥箱升溫至反應溫度進行反應，得到樣品，反應溫度為180~230 oC，反應時間為1~48 h；