n型PbSe-PbS基热电材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108878635A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810578704.5(22)申请日2018.06.07(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人骆军欧阳路张继业王晨阳(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人顾勇华(51)Int.Cl.H01L35/16(2006.01)H01L35/34(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称n型PbSe-PbS基热电材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种n型PbSe-PbS基热电材料及其制备方法。本发明所述制备方法包括如下步骤：首先取Pb粒、Se粉、S粉和Cu粉混合均匀；然后将混合样品封装于真空石英玻璃管中；再将石英管置于垂直管式炉中烧结；最后将得到的铸锭研磨成细粉，再进行真空热压烧结成规则的块状。本发明制备得到的n型热电材料具有很高的热电性能，其热电优值高达1.74。本发明通过配料工艺、熔铸工艺、烧结工艺来提高n型PbSe-PbS基热电材料热电性能，制备热电材料热电转化效率较为理想的新型n型PbSe-PbS基热电材料，为未来实现无传动部件、无噪音、无污染可靠稳定的热能转换做好基础。本发明方法工艺简单，易于控制，成本低。CN108878635ACN108878635A权利要求书1/2页1.一种n型PbSe-PbS基热电材料，其特征在于：其材料的化学式为PbSe1-ySyCux，其中0≤x≤0.1，0＜y≤1。2.根据权利要求1所述n型PbSe-PbS基热电材料，其特征在于：其材料的化学式为PbSe1-ySyCux，其中0＜x≤0.1，0＜y≤1。3.根据权利要求2所述n型PbSe-PbS基热电材料，其特征在于：其材料的化学式为PbSe1-ySyCux，其中0.005≤x≤0.018，0.3≤y≤1。4.根据权利要求3所述n型PbSe-PbS基热电材料，其特征在于：其材料的化学式为PbSe1-ySyCux，其中0.01≤x≤0.018，0.3≤y≤1。5.根据权利要求1～4中任意一项所述n型PbSe-PbS基热电材料，其特征在于：其材料是以PbSe-PbS固溶体为基体。6.根据权利要求7所述n型PbSe-PbS基热电材料，其特征在于：在PbSe-PbS固溶体基体材料中掺杂铜；并且在室温下，铜主要以富铜第二相的形式存在；随温度的上升铜原子能够逐渐表现出动态行为，从第二相中进入PbSe-PbS固溶体基体材料的晶格间隙位，并在晶格间隙位置做大振幅振动，实现材料微观电-热输运行为。7.根据权利要求1～4中任意一项所述n型PbSe-PbS基热电材料，其特征在于：所述PbSe-PbS基热电材料的功率因子在9～21μW/cm*K2之间；所述PbSe-PbS基热电材料在323K时的电导率为80000～150000S/m，所述PbSe-PbS基热电材料在873K时的电导率为10000～55000S/m；所述PbSe-PbS基热电材料在873K时的热导率为最低为0.87～1.0W*m-1K-1；所述PbSe-PbS基热电材料的最大ZT值为0.8～1.74。8.根据权利要求7所述n型PbSe-PbS基热电材料，其特征在于：所述铜掺杂PbSe-PbS基热电材料在873K时的功率因子在15～18μW/cm*K2之间；所述铜掺杂PbSe-PbS基热电材料在323K时的电导率为130000～150000S/m，所述铜掺杂PbSe-PbS基热电材料在873K时的电导率为35000～55000S/m；所述的铜掺杂PbSe-PbS基热电材料的最大ZT值为1.4～1.74。9.一种权利要求1所述n型PbSe-PbS基热电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a.将纯度不低于99.99％的Pb粒、Se粉、S粉和Cu粉作为原料，按照制备目标材料物质的化学式PbSe1-ySyCux的成分配比称量各原料组分，进行混合均匀，得到原料混合物，备用；b.将在所述步骤a中得到的原料混合物封装于真空石英玻璃管中；c.将在所述步骤b中完成的装载原料混合物的石英管置于箱式炉或垂直管式炉中，进行熔铸处理，将熔铸得到的铸锭进行研磨成铅化合物细粉；d.对在所述步骤c中得到的铅化合物细粉进行真空热压烧结，得到块状的n型PbSe-PbS基热电材料，热电材料的密度不低于98％的PbSe-PbS基热电材料理论密度。10.根据权利要求9所述n型PbSe-PbS基热电材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：a.将纯度不低于99.99％的Pb粒、Se粉、S粉和Cu粉作为原料，按照制备目标材料物质的化学式PbSe1-ySyCux的成分配比称量各原料组分，进行混合均匀，得