[發明專利]一種p型Cu2Te-Ag2Te熱電材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110053422.5
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112802955B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 黃丹丹;韓薷墨;王瑤
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H10N10/852
• 分類號: H10N10/852;H10N10/01
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;侯柏龍

本發明公開了一種p型Cusubgt;2/subgt;Te?Agsubgt;2/subgt;Te熱電材料，該熱電材料的化學式為Agsubgt;X/subgt;Cusubgt;2?X/subgt;Te，其中x＝0.1?0.9。該Cusubgt;2/subgt;Te?Agsubgt;2/subgt;Te熱電材料屬于p型熱電材料，在Cusubgt;2/subgt;Te合金中摻雜Agsubgt;2/subgt;Te，降低熱導率，增加塞貝克系數，在較低溫度下，具有較高的熱電性能，其無量綱熱電優值zT在523K高達1.51，在523?723K之間zT的均值為1.43。本發明還提供一種p型Cusubgt;2/subgt;Te?Agsubgt;2/subgt;Te熱電材料的制備方法，通過熔鑄?熱處理來提高p型Cusubgt;2/subgt;Te?Agsubgt;2/subgt;Te的熱電性能，制備方法工藝簡單，操作性強，可重復性高，具有很強的應用前景。

技術領域

本發明涉及新能源材料技術領域，更具體地涉及一種p型Cu₂Te-Ag₂Te熱電材料及其制備方法。

背景技術

現代化經濟體系給人們的生活帶來極大的便利，這種經濟效應所帶來的便利得益于化石能源的廣泛應用，隨著人口密度的增長，化石燃料所引發的能源危機問題日益嚴峻，尋找替代煤炭、石油、天然氣等化石能源成為一種迫切的需要，開發與使用可再生能源已經成為當下推動經濟發展的創新型戰略。熱電材料作為一種新型的清潔能源材料，能夠實現熱能與電能之間的相互轉換，同時還具有體積小，無噪聲、壽命長、對環境不產生任何污染等優點。因而在航空航天探測，工業廢熱二次利用，解決金屬氧化物半導體芯片熱問題等方面，有著廣闊的應用前景和發展空間。

熱電材料的性能主要由無量綱熱電優值zT來衡量，其表達式為zT＝σS²T/κ，其中：σ為電導率，S為塞貝克系數，T為絕對溫度，κ是熱導率。從上述表達式可知，選擇具有高S、σ值和低的κ值材料從理論上能夠獲得好的熱電性能。然而這三個參數是相互制約的，修改其中一個參數往往會導致其他參數的非協同變化，很大程度上限制了材料的熱電性能的優化及其應用。所以，尋找有效提高zT值一直是熱電領域的研究目標。

超離子導體具有液體聲子輸運和晶體載流子輸運的特點，是備受關注的熱電材料之一。Cu₂X(X＝S，Se，Te)是最早提出的一類超離子導體熱電材料，其導熱系數相對較低，zT值高，如Cu₂S(1.7-1.9)，Cu₂Se(1.5-2.3)，Cu₂Te(0.4-1.1)。然而Cu₂Te的zT值遠低于Cu₂S和Cu₂Se。眾所周知，Te的電負性較小，Cu-Te之間的化學鍵要比Cu₂S和Cu₂Se的離子少，理論上擁有更好的電運輸性能，這與實際情況相悖。Te原子相對于S或者Se原子更重，晶格熱導率也相對較低。綜合電導與熱導兩個方面分析，在提升熱電性能方面，Cu₂Te擁有一個良好的發展前景。造成Cu₂Te性能異常主要是由于Te元素極易揮發，若采用放電等離子燒結(SPS)制備樣品的過程中，成分易發生偏移。如中國專利CN110690341A公開一種熱電材料及其制備方法，具體組成為Cu_1-xAg_xGa_1-yIn_yTe₂的p型熱電材料，在773K時zT達1.64，達到zT峰值所需溫度過高，且由于運用SPS燒結方法，導致所制備合金成分易發生偏移，在523-673K的溫度區間內zT最大值小于1.2，無法實現超離子導體在低溫范圍內的應用。

因此，有必要開發一種p型Cu₂Te-Ag₂Te熱電材料及其制備方法以解決上述技術缺陷。

發明內容